Sistemul optimizat de abur...

UNITED NATIONS INDUSTRIAL DEVELOPMENT ORGANIZATION

© UNIDO 2012, All rights reserved

Manual de instruire

Sistemul optimizat de abur industrial

Octombrie 2012

Drepturi de autor

Acest document este protejat de legea dreptului de autor UNIDO. Nici acest proiect, nici orice

extract din aceasta nu poate fi reprodus, stocat sau transmis în orice formă sau prin orice

mijloace, fără permisiunea prealabilă asigurată.

Cererea pentru permisiunea redării acestui material poate fi adresată la:

Marco Matteini

Centru Internaţional din Viena

P.O. Box 300

1400 Viena, Austria

Tel: +43 1 26026 4583

Fax: +43 1 26026 6803

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]


Page 1 of 109 © UNIDO 2012, All rights reserved

Mulţumiri

Dezvoltat de:

Riyaz Papar, P.E., CEM

Compania tehnologică din Hudson, SUA

Greg Harrell, Ph.D., P.E.

EMSCAS, SUA

Ven Venkatesan, P.E., CEM

Compania tehnologică din Hudson, USA

Autorii ar dori să recunoască şi să-şi exprime recunoştinţa faţă de mai multe personalităţi,

centrale industriale, agenţii guvernamentale şi programe care au contribuit în mod semnificativ

şi au contibuit cu diverse resurse valoroase, timp şi efort pentru dezvoltarea acestui Manual de

Instruire pentru Optimizarea Sistemului de Abur Industrial (SAI) Experţi de formare . Acestea

include:

o Departamentul de Energie al Programului de Tehnologii Industriale – Exemple eficiente a

aburului

o Khac Tiep Nguyen – UNIDO, Austria

o Marco Matteini – UNIDO, Austria

o Senthil Kumar – Compania tehnologică din, SUA

o Corporaţia Chrysler, SUA

o Del Monte Foods – Centrala Modesto , SUA

o Siatemul procesului Jim Munch , SUA

o Compania de concepte de energie, SUA

În plus, sunt multe alte persoane care au revizuit acest document şi respectiv autorii doresc să-şi

exprime recunoştinţa sinceră faţă de ei.



Disclaimer

Acest manual de formare a fost special pregătit pentru a fi folosit şi distribuit de Centrul de

instruire SSO oferit de către Programul industrial pentru eficienţă energetică (IEE) UNIDO.

Acesta a fost pregătit ca un cont de lucru sponsorizat de IEE UNIDO în cadrul unui contract de

sub - autor. Nici autorii şi nici UNIDO, nici oricare dintre angajaţii lor, nu dau nici o garanţie,

nici o explicaţie şi nu –şi asumă nici o răspundere legală sau vreo responsabilitate pentru

acurateţea, completitudinea, sau utilitatea oricărei informaţii, aparate, produse, sau procese, sau

care reprezintă utilizarea care nu ar încălca drepturile de proprietate privată. Referinţă adusă

oricărui produs comercial specific, proces, sau serviciu cu denumirea comercială, marcă,

producător, sau altfel, nu constituie în mod necesar implicarea, aprobarea sau susţinerea sa,

recomandarea sau favorizarea de către autor, UNIDO sau de orice agenţie cu privire la aceasta.

Punctele de vedere şi opiniile autorilor exprimate aici, nu sunt neapărat de stat sau reflectate cele

de UNIDO sau de orice agenţie cu privire la aceasta.



Cuprins

REZUMAT ..............................................................................................................................6

NOMENCLATOR ...................................................................................................................7

1. INTRODUCERE……………………………………………………………………………9

1.1 Utilizatorii de abur industrial .........................................................................................9

1.2 Avantagele utilizării aburului ......................................................................................10

1.3 Sistemul de abordare ....................................................................................................10

2. BAZELE FUNDAMENTALE ALE SISTEMULUI DE ABUR...…………………………11

2.1 Prezentarea generală şi componentele unui sistem de abur ........................................11

2.2 Diagrame liniare a sistemului de abur .........................................................................13

2.3 Aburul termodinamic ...................................................................................................15

2.4 Principii şi legi fundamentale ......................................................................................17

3. DEFINIREA SISTEMULUI DE ABUR INDUSTRIAL…...………………………………18

3.1 Instrumentele de definire US DOE (SSST) .................................................................18

4. MODELAREA SISTEMULUI DE ABUR INDUSTRIAL…...……………………………20

4.1 Instrumentele de evaluare US DOE (SSAT) ...............................................................20

4.2 Proiecte de optimizare a sistemului de abur în SSAT ..................................................22

5. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A PRODUCERII DE ABUR………………………24

5.1 Proprietăţile combustibilului ........................................................................................24

5.2 Costul de producere a aburului ...................................................................................25

5.3 Determinarea randamentului cazanului (Metoda Directă) ...........................................26

5.4 Determinarea randamentului cazanului (Metoda Indirectă) ........................................27

5.5 Oportunităţi de optimizare a producerii aburului& Exemple .....................................35

6. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A DISTRIBUŢIEI ABURULUI……………...……48

6.1 Prezentare generală ......................................................................................................48

6.2 Oportunităţi de optimizare a distribuţiei aburului & Exemple ....................................49

7. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A ABURULUI FINAL UTILIZAT ……..…..…….58

7.1 Prezentarea generală a balanţei de abur .......................................................................58

7.2 Oportunităţi de optimizare a utilizării finale de abur & Exemple ...............................61

8. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A RECUPERĂRII ABURULUI CONDENSAT.....64

8.1 Prezentarea generală ....................................................................................................64

8.2 Separatoare de condensare din abur……………………………………….…………64

8.3 Oportunităţi de optimizare a recuperării condensatului& Exemple ............................69



9. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A PRODUCERII COMBINATE(CET) ..................76

9.1 Prezentare generală ......................................................................................................76

9.2 Turbine cu abur………………………………………………………………………77

9.3 Randamentul turbinei cu abur ......................................................................................79

9.4 Rata aburului ................................................................................................................81

9.5 Oportunităţi de optimizare a CET & Exemple eficiente ..............................................81

10. CONCLUZII & URMĂTORII PAŞI….……………………………………….…...............87

10.1 Oportunităţi de optimizare a sistemului de abur & Exemple practice .........................87

10.2 Următorii paşi ..............................................................................................................88

REFERINŢE ..........................................................................................................................90

ANEXA A: TABELELE DE ABUR .....................................................................................91

ANEXA B: TABELELE PIERDERILOR DE CĂLDURĂ PRIN COŞ DE FUM...............92



Lista Figurelor

1. Sistemul general de abur……………………………………………………………………11

2a. Diagram Linie a colectorului sistemului de abur 1-Presiune……………………………13

2b. Diagram Linie a colectorului sistemului de abur 2-Presiune …………………….………14

2c. Diagram Linie a colectorului sistemului de abur 3-Presiune ………………………..……14

2d. Diagram Linie a colectorului sistemului de abur cu turbină cu condensaţie 3-Presiune….15

3. Relaţia dintre Temperatura Saturată – Presiune…………..………………………………...16

4. Diagram Mollier (Abur) …………………………………………………………………..17

5a. Modelul sistemului de abur SSAT “1-Colector” …………..………………………………21

5b. Modelul sistemului de abur SSAT “2- Colector” ……………..……………………………21

5c. Modelul sistemului de abur SSAT “3- Colector” …………….……………………………22

6. Modelul sistemului de abur SSAT “3-Colector” ………..………………………………….23

7. Curba tipică a arderii gazului în cazan……………………………………………………...26

8. Pierderile operaţionale din cazan...………...……………………………………………….27

9. Conţinutul de energie termică în cazanul de purjare…..…………………………………...32

10. Calcularea pierderilor prin suprafaţă utilizînd programulUS DOE SSAT Software..……...34

11. Exemple de pierderi prin suprafaţa cazanului………………...…………………………….34

12. Sistem de control poziţionat….……………………………………………………………..36

13. Sistem Automat de verificare a oxigenului….……………………………………………..37

14. Exemplu pierderile de căldură de suprafaţă cu apa de alimentare din economizor.……....41

15. Controlor automat al cazanului de purjare………………………………………………....43

16. Recuperarea energiei din purjare..……..…………………………………………………....44

17. Rata scurgerilor de abur printr-un orificiu………..…………………………………….......50

18. Ecran de intrare 3EPlus® ……………………………………………………………….......53

19. Ecranul rezultatelor 3EPlus® ...………..………………………………………………........54

20. Diagrama tipică aburului final utilizat pentru Industria alimentară şi de băuturi...…...........59

21. Schimbător de căldură indirect apă /abur ……………………………...……………...........60

22. Schimbător de căldură direct apă /abur …..………...…………………………….…...........61

23. Încălzitor de aer cu bobină de abur (Operaţiune curentă)………………..…………...........62

24. Funcţionarea Captatoarelor de abur termostatice………………….…...……………...........66

25. Funcţionarea captatoarelor mecanice F&T …........………………………...………............67

26. Funcţionarea captatoarelor de abur mecanice sub formă de cupă inversată..………...........67

27. Funcţionarea captatoarelor de abur termodinamic de tip Disk……………...………...........68

28. Funcţionarea captatoarelor de abur de tip orificiu...………...………...................................69

29. Sisteme de condensat returnat…........................…..………...………...................................72

30. Transferarea presiunii înalte a condensatului către aburul cu presiune joasă........................74

31. Turbine de abur cu contrapresiune.........................................................................................78

32. Turbine cu abur contrapresiune şi extragere........................................................................78

33. Turbine cu abur cu condensaţie…..........................................................................................79

34. Randamentul turbinei cu abur şi rata de abur.........................................................................81

35. Operaţiuni curente într-o centrală industrială utilizînd PRV.................................................82

36. Construcţia unei centrale industriale cu turbine cu abur…....................................................83



Lista de Tabele

1. SSST “Cuprinsul rezultatelor” pentru un sistem de abur industrial obişnuit …………19

2. Valoarea căldurii superioare de ardere a combustibililor tradiţionali………………………25

3. Primul ghide al pierderilor prin suprfaţă...………………………………….………………28

4. Pierderi prin suprafaţa cazanului penrtu gazul natural.…………………….……………….33

5. Parametri de control ai gazului natural….………………………………….……………….37

6. Analiza oportunităţilor de optimizare a parametrilor turbinei cu contrapresiune la CET….84

7. Analiza oportunităţilor de optimizare a parametrilor turbinei cu condensaţie la CET...…..85



REZUMAT

Manualul de instruire a sistemului optimizat de abur industrial actual (SOAI) este dezvoltat ca o

referinţă suplimentară şi ca o resursă pentru cursul dat oferit de către Proiectul optimizat al

sistemului de abur industrial IEE UNIDO. Acesta nu înlocuieşte cursul condus de către

instructorul cursului actual. Cu toate acestea, este utilizat pentru a învăţa utilizatorii finali,

operatorii şi personalul de întreţinere a întreprinderilor, manageri de energie, a autorităţilor, a

inginerilor simpli şi cei consultanţi, cu privire la modul de a evalua şi de a optimiza sistemele de

abur. Scopul său unic este de a identifica, cuantifica şi produce energia şi de asemenea economii

de cost, prin funcţionarea corectă şi de control, menţinerea sistemului, procesul cel mai adecvat

ce foloseşte aburul şi aplicarea tehnologiiilor standar de stare într-un sistem de abur industrial.

Acest manual de instruire se referă la funcţionarea sistemelor tipice de abur industrial, care

includ producerea de abur, distribuţia aburului, utilizările finale ale aburului, recuperarea

condensatului şi producerea combinată de căldură şi electricitate (CHP). Manual de instruire

descrie, fiecare dintre domeniile date în detaliu şi identifică parametrii critici şi de o importanţă

majoră, masurători, etc, care sunt necesare pentru a fi făcute pentru a efectua o "abordare

sistemică", bazată pe sistemul de evaluare a energiei cu abur la o centrală. Manual de instruire

identifică oportunităţile de îmbunătăţire de o performanţă majoră în fiecare dintre domeniile

menţionate mai sus, care conduc la optimizarea sistemului de abur în ansamblu.

Întreg sistemul de analiza a abur trebuie să respecte legile fundamentale ale fizicii şi a

termodinamicii (de căldură şi de echilibru de masă). Uneori nu este uşor de a efectua această

analiză manual, iar utilizatorul are nevoie de a modela aceste aplicaţii cu ajutorul instrumentelor

software disponibile pe piaţă. Utilizarea acestor programe de software a devenit foarte

răspândită, şi respectiv în industria "timpului actual", aceste sisteme de achizitie de date verifică

şi analizează modelele de sisteme de abur. Orice metodologie utilizată pentru analiza sistemului

de abur ar trebui să realizeze "Abordarea sistemelor" şi să se bazeze pe principiile sonore în

inginerie. Programele software a sistemului de aburi ale Departamentul Sistemului eficient

utilizat în energia aburului din SUA, poate fi, de asemenea, utilizat pentru modelarea sistemelor

industriale de abur. Ei au cuantificat energia şi economiile de cost din proiecte pentru a oferi o

platformă excelentă pentru utilizatorul sistemului de abur. Manual de instruire introduce aceste

instrumente software şi furnizează informaţiile cu privire la un caz dat analizat.

În general, acest manual de instruire oferă o informaţie uşor de înţeles metodologia sistematică

"a Sistemelor de abordare", pentru a optimiza sistemele industriale de abur şi oferă utilizatorului,

exemple simple şi exemple de probă pentru a testa cunoştinţele acestora, pentru ca progresul lor

să fie evident în toate domeniile sistemului industrial de abur.



NOMENCLATOR

Aorifice – suprafţa orificiului

Cp – căldura specifică

dorifice – diametrul orificiului

hblowdown – entalpia aburului introdus

hcondensate – entalpia codensatului returnat

hexit – entalpia la ieşirea din turbină

hfeedwater – entalpia apei de alimentare

HHVfuel – căldura superioară de ardere a combustibilului

hinlet – entalpia de intrare în turbină

hmakeup – entalpia apei de adaos

hPRV – entalpia de ieşire din PRV

hsteam – entalpia aburului

hwater_in – entalpia de intrare a apei

hwater_out – entalpia de ieşire a apei

Kbd_savings – economia costului de combustibil

Kbd_system – costul de combustibil al sistemului

Kboiler – costul cazanului pe combustubil

kelectric – costul energie electrice

kfuel – costul unitar al combustibilului

kfuel_1 – costul combustibilului 1

kfuel_2 – costul combustibilului 2

Kshell – costul pierderilor prin suprafaţă

ksteam – costul unitar al aburului sau indicatorul de cost al aburului

kW – puterea electrică generată de către turbina de abur

mblowdown – debitul de masă a fluxului la ieşire din cazan

mblowdown_current – rata curentă de curgere la ieşire din cazan

mblowdown_new – debitul de masă la ieşire din cazan

mcondensate – debitul de masă a condensatului returnat

mfuel – debitul de masă a combustibilului

mPRV – debitul de masă a aburului prin PRV

msteam – debitul de masă a aburului la ieşire din cazan

msteam_saved – debitul de masă a aburului

mturbine – debitul de masă a aburului prin turbină

mwater_in –debitul masic apei la intrare

mwater_out – debittul masic a apei la ieşire

Psteam – presiunea aburului

Qair_1 – căldura transferată în aer în proces real

Qair_2 – căldura transferată în aer în proces nou

Qbd_boiler – pierderi de energie termică la ieşire din cazan

Qbd_savings – economia de energie termică redusă la ieşire

Qbd_system – pierderi de energie termică în sistemul de purjare

Qcondensate – cantitatea de energia termică în comparaţie cu apa condensată

Qenduse – căldura transferată în exterior



Qsaved_insulation – economia de energie datorită suprafeţelor izolate

Qsteam – căldura transferată de abur

Qwater – căldura transferată apei într –un schimbător de căldură

T – ore de funcţionare

Tin – temperature de intrare

Tout – temperature de ieşire

Vair – debitul de volum de aer

Vcondensate – debitul de volum al condensatului returnat

Wactual – lucrul real efectuat de turbină

Wideal – lucrul ideal efectuat de turbină (perfect)

Smboluri greceşti

β – rata de ieşire a cazanuluier , procent al apei de alimentare

ηboiler – randamentul cazanului

ηboiler_1 – randamentul cazanului cu primul combustibil

ηboiler_2 – randamentul cazanului cu al doilea combustibil

ηcurrent – eficienţa reală a cazanului

ηnew – eficienţa nou a cazanului

ηturbine – eficienţa iyontropică a cazanului

λbd_system – pierderi în sistemul de purjare

λblowdown – pierderi la intrare în cazan

λmiscellaneous – diverse pierderi în cazan

λshell – pierderi prin suprafaţa cazanului

λstack –pierderi de scurgere în cazan

ρair – densitatea aerului

ρcondensate – densitatea condensatului

σ – economia de combustibil

σCHP – beneficiu economic net asociat cu o turbină de abur funcţională

σcondensate– beneficiu economic net asociat cu condensatul returnat

σelectric – economia costului de energie electrică în comparaţie cu o turbină de abur funcţională

σExcessAir –costul de combustibil în comparaţie cu controlul aerului în exces

σfuel –creşterea costului de energie în comparaţie cu turbine funcţională de abur

σFuelSwitch_savings – economia costului de combustibil în comparaţie cu controlul aerului în exces

σinsulation– economia costului de combustibil în comparaţie cu suprafeţele izolate

σsteam– economia de cost a combustibilului în comparaţie cu aburul economisit

σsteamleak– economia de cost a combustibilului în comparaţie cu o scurgere de abur



1. INTRODUCERE

Acest manual de instruire a sistemului optimizat de abur industrial actual (SOAI) este destinat

operatorilor de sisteme de abur şi personalului din întreprinderi, managerilor de energie, de

asemenea inginerilor simpli şi consultativi. Acest manual va aborda metodele de îmbunătăţire a

eficienţei sistemului, metodololegii de cuantificare a energiei şi de reducere a costurilor,

respectiv a aspectelor de punere în aplicare a programelor de îmbunătăţire. Cursul dat de

instruire are următoarele obiective majore:

o Înţelegerea necesităţii şi importanţei utilizării Sistemelor de abordare pentru a evalua corect

sistemele de abur şi oportunităţile de optimizare ale

o Instruirea utilizatorilor finali şi a inginerilor consultanţi pentru a evalua un sistemde

optimizare

o Evaluarea şi realizarea sistemele de abur în industrie, asigurarea economiilor de costuri în

funcţionarea sistemului de abur şi de control, menţinerea sistem; utilizarea procesul adecvat a

aburului; producerea combinată de căldură şi de energie / de cogenerare; şi de aplicare a

tehnologiilor de stare

o Efectuarea evaluărilor şi identificarea posibilităţilor, cuantificarea şi implementarea

proiectelor de energie, respectiv optimizarea costurilor, prin urmare, optimizarea sistemul

general de abur industrial

o Identify a good set of tools and resources, including software, standards and guidance, that

can help identifying steam system performance improvement opportunities Identificarea unui

set întreg de instrumente şi resurse necesare, inclusiv software-ul, standarde şi orientări, care

poate ajuta la identificarea oportunităţilor de performanţă a sistemuui de abur

1.1 Utilizatorii industriali de abur

În industrie este utilizat frecvent aburul. Datele din industrie arata ca media consumului de

energie cu abur ar putea fi la fel de mult ca 35-40% din consumul de energie actual. Prin urmare,

este foarte important de a optimiza aceste sisteme şi pentru a reduce costurile lor de operare. Cu

toate acestea, nu există două sisteme sau procese la fel şi este foarte dificil să se generalizeze

sistemele de abur. Sisteme industriale de abur pot fi clasificate în trei categorii, în funcţie de

nivelul de presiuneal lor, valoarea de utilizare a aburului şi de o multitudine de procese care

folosesc abur ca un sistem de încălzire, separare, uscare şi drept sursa generatoare:

o Utilizatorii mari de abur

Petrochimie

Rafinării

Produse forestiere

Mîncare şi băutură

Plasticuri

Cauciucuri

Textile

Farmaceutica

Fabrici de producere



o Utilizatorii medii de abur

Centre mari de încălzire

Fabrici de bere

Spălătorii

Brutării

Fabrici de matal

Centrale mari de răcire

o Utilizatorii mici de abur

Electronica

Cabine de vopsit

Sisteme de umeditate

1.2 Avantajele utilizării aburului

Aburul reprezintă o sursă de încălzire extrem de eficientă, care menţine o temperatură constantă

şi are coeficienţi mari de transfer de căldură. Aburul are cea mai mare cantitate de energie

transferabilă (în formă de căldură latentă) pe unitate de masă şi, prin urmare, devine un mediu

extrem de eficient din punct de vedere a costului în transferul de căldură. Aburul curge prin

sistemul liber a energiei externe, cum ar fi pompele şi poate fi controlata foarte precis. Atunci

când este utilizat aburul saturat, temperatura şi presiunea de abur sunt corelate de termodinamică

şi, prin urmare, temperatura de sistem poate fi controlată foarte precis, prin controlul presiunii

aburului la utilizarea finală. Aburul, prin natura sa, este un mediu foarte flexibil la transferul de

energie care poate fi utilizat pentru încălzire, precum şi procesul de generare a energiei electrice.

1.3 Sisteme de abordare

Pentru înţelegerea şi evaluarea oricărui sistem industrial eficient, cheia eficienţei constă în

utilizarea unui "Sistem de abordare". Pentru un Sistem de abordare, utilizatorul trebuie să ia în

considerare tot sistemul de abur, decît utilizarea unei singure componente.Abordarea generală

pentru o optimizare a sistemului de abur începe cu stabilirea condiţiilor sistemului şi parametrii

de funcţionare, urmat de o înţelegere atât a ofertei cît, şi a cererii părţii sistemului. Zonele

potenţiale (proiecte) pentru optimizarea sistemului de abur sunt apoi identificate, analizate şi

puse în aplicare pentru a satisface atât constrîngerile operaţionale şi financiare a centralelor. Ca o

etapă finală, performanţa globală a sistemului este permanent monitorizată şi are tendinţa de a se

asigura că nevoile procesului de schimbare a sistemului nu rămână în configuraţia optimă.



2. BAZELE FUNDAMENTALE ALE SISTEMELOR DE ABUR

2.1 Sisteme generale de abur şi componenetele acestora

Figura 1: Sistemul general de abur

(Sursa: US DOE Steam BestPractices Program – Steam System Sourcebook)

Orice sistem general de abur (industrial, comercial, instituţional) va avea patru domenii majore

de analiză:

o Generarea

o Distribuţia

o Utilizarea finală sau/şi cogenerarea

o Recuperarea condensatului

În urma unei analize detaliate, se poate constata că sistemele industriale de abur vor avea în mod

sigur toate ccomponentele menţionate mai sus, cele patru domenii distinct separate, însă

sistemele instituţionale pot sau nu pot avea un sistem de distribuţie mare. Producerea combinată

de energie termică şi electrică (CET), sau, de asemenea, numit ca fiind cogenerare este frecvent

găsit în sistemele industriale, care utilizează la scară largă sistemele abur. Cogenerarea poate să

nu existe la utilizatorii mici şi medii de abur. În plus, fiecare din aceste patru domenii au mai



multe componente.Mai multe componente pot efectua aceeaşi funcţie într-o zonă sau anumite

componente nu pot exista într-un sistem specific. Cu toate acestea, este foarte important de a

construi o diagramă liniară simplă a sistemului global de identificare de echipamentelor majore a

sistemului de abur, care există şi va trebui să fie investigat folosind un sistem de abordare atunci

când evaluarea şi optimizarea sistemelor industriale de abur.

Principalele componente ale unui sistem de abur industrial (defalcate în funcţie de zonă) sunt:

o Generarea

Cazane

Cazane auxiliare (Force-Draft, Induced-Draft fans, control, etc.)

Economizoare

Încălzitoare de aer

Echipament necesar pentru tratarea apei

Deaerator

Pompe pentru apa de alimentare

Echipament de stocare şi manevrare a combustibilului

o Distribuţia

Conducte de abur

Staţii de reducere a presiunii(supape)

Stropitoare

Acumulatoare de abur

Supraîncălzitoare

o Utilizarea finală şi/sau Cogenerarea

Schimbătoare de căldură

Coloane

Vaporizatoare

Aragazuri

Uscătoare

Echipamente pentru procesul de încălzire cu abur injectat

Turbine cu abur

o Recuperarea condensatului

Conducte de stocare a aburului

Rezervoare de colectare a condensatului

Pompe pentru condensat

Conducte de condensat

Aşa cum am menţionat mai devreme, ar trebui de remarcat faptul că un sistem de abur poate

conţine una sau mai multe componente din cele mai sus mentionate (echipamente). Aceasta nu

este o listă complexă, ci oferă informaţii despre componentele găsite în sistemele de abur mai

general. Pentru o analiză corectă optimizarea sistemului de abur, un inginer va trebui să înţeleagă

funcţiile şi operaţiunile pentru fiecare dintre componentele sistemului de abur. În plus, este foarte

important să se înţeleagă modul în care fiecare dintre aceste componente interacţionează cu

sistemul de abur întreg şi impactul acestora asupra operaţiunilor şi fiabilitatea sistemului de abur.



2.2 Diagrama liniară a sistemului de abur

Diagrama liniară a unui sistem de abur este foarte simplă din punct de vedere constructiv. Scopul

principal al diagramei liniare constă în a intelege la un nivel cît mai ridicat operaţiunile aburului

într –un sistem la o instalaţie, fără a intra în detalii tehnice şi condiţiile specifice de funcţionare.

Această diagramă liniară ar trebui să enumere toate componentele majore, precum şi cele care

vor deveni, eventual, componente de impact. Figurile 2a, 2b, 2c şi 2d reprezintă exemple de

scheme de bază ale unui sistem de abur, cu o ordine crescătoare de complexitate.

Figura 2a: A 1-Diagrama sistemului de abur la presiune înaltă

(Sursa: US DOE Steam BestPractices End User Training Program)

Ea trebuie să se constate că, chiar şi într-un sistem simplu de abur (aşa cum se arată în figura 2a),

o diagramă furnizează toate informaţiile necesare la nivel înalt, care ar trebui să o aibă pentru a

face o analiză detaliată pentru optimizarea sistemului de abur. Toate componentele sunt marcate

aici şi, deşi aceste simboluri specifice de componente nu respectă nici standardele internaţionale,

scopul lor principal este de a identifica şi arăta schematic amplasarea lor în sistemul de abur de

ansamblu şi descrierea operaţiunilor. Figurile ulterioare 2b, 2c şi 2d vor folosi aceste simboluri

identice pentru componente, dar individual, cu excepţia cazului "nou"unde o componentă nouă

este introdus în figura. Utilizatorii acestui manual de formare reaminteşte că fiecare sistem de

abur în industrie este unic, dar componentele generale şi operaţiunile lor sunt foarte

asemănătoare. Prin urmare, un utilizator va trebui să dezvolte o diagramă liniară pentru fiecare

sistem de aburi în parte, care are nevoie de o optimizare a sistemului de evaluare de aburi.

Fuel

Feedwater

Makeup water

Fuel

Boiler Heat Exchanger

Steam Trap

Condensate Tank

Deaerator

Condensate PumpBFW Pump

Water Treatment

System

Fuel

Feedwater

Makeup water

FuelFuel

Feedwater

Makeup water

Fuel

Boiler Heat Exchanger

Steam Trap

Condensate Tank

Deaerator

Condensate PumpBFW Pump

Water Treatment

System



Figura 2b: A 2- Diagrama sistemului de abur la presiune înaltă


Fuel

Feedwater

High-pressure

Steam

Low-pressure

Steam

Makeup water

FuelFuel Fuel

Medium-

Pressure

Steam

Fuel

Feedwater

High-pressure

Steam

Low-pressure

Steam

Makeup water

FuelFuel Fuel

Medium-

Pressure

Steam

Fuel

Feedwater

High-pressure Steam

Low-pressure Steam

Makeup water

FuelFuel Fuel

Pressure

Reducing

Valve

Flash

Tank

Back

Pressure

Turbine

Generator

Back

Pressure

Turbine

Drive

Fuel

Feedwater

High-pressure Steam

Low-pressure Steam

Makeup water

FuelFuel Fuel

Pressure

Reducing

Valve

Flash

Tank

Back

Pressure

Turbine

Generator

Back

Pressure

Turbine

Drive

Fuel

Feedwater

High-pressure

Steam

Low-pressure

Steam

Makeup water

FuelFuel Fuel

Medium-

Pressure

Steam

Fuel

Feedwater

High-pressure

Steam

Low-pressure

Steam

Makeup water

FuelFuel Fuel

Medium-

Pressure

Steam



Figura 2c: A 3- Diagrama sistemului de abur la presiune înaltă


Figura 2d: A 3- Diagrama sistemului de abur cu turbină de condensat la presiune înaltă


2.3 Aburul termodinamic

Cele trei stări termodinamice de bază ale apei (într-un sistem de abur industrial) sunt subrăcite,

saturate, şi supraîncălzite. Fiecare este definită după cum urmează:

Subrăcit: Apa este în formă lichidă şi temperatura ei este mai mică decât temperatura de saturatie

(la presiunea existentă).Conţinutul de energie al apei subrăcite este direct proporţională cu

temperatura.

Saturat: Deoarece apa sub-racită este încălzită se ajunge la temperatura de saturaţie. Această

stare se numeşte saturaţia lichidă (a apei). Adăugarea caldurii duce la o schimbare în starea sa de

la lichid la vapori, fără o schimbare a temperaturii. Această schimbare de faza continuă pînă cînd

totul devine vapori. Aceasta stare se numeste acum vapori saturaţi (abur).Conţinutul de energie

al stării saturate este în functie de temperatura (sau presiunea) şi calitatea (cantitatea de vapori în

amestec 2-faze, mixtă).

Supraîncălzit: O creştere încontinuu a căldurii de intrare de la starea de vapori saturaţi duce la o

creştere a temperaturii de aburi dincolo de punctul de saturaţie. Aceasta este starea de abur

Fuel

Feedwater

Makeup water

FuelFuel Fuel

Condensing

Turbine

Generator

Surface

Condenser

Fuel

Feedwater

Makeup water

FuelFuel Fuel

Condensing

Turbine

Generator

Surface

Condenser



supraîncălzit.Conţinutul de energie al aburului supraîncălzit este proporţională atât cu

temperatura, cît şi cu presiunea.

Bazată pe starea aburului în dependenţă de presiune şi temperatură, proprietăţile termodinamice,

pot fi obţinute de la tabelele cu abur, din anumite tabele specializate.

o Presiunea (bars, atmospheres, kPa, MPa)

o Temperatura (°C)

Temperatura Absolută (K)

o Calitatea

o Densitatea (kg/m3)

o Volumul (m3/kg)

o Entalpia (kJ, kcal)

Enthalpia Specifică – (kJ/kg, kcal/kg)

o Entropia (kJ/K, kcal/K)

Entropia Specifică (kJ/kg-K, kcal/kg-K)

Tabelele de aburi sunt disponibile in mai multe forme diferite, inclusiv Diagrama Mollier,

diagrama de P-h, datele tabelare sunt prezentate în manuale şi standarde, Ecuaţia-de-stare, etc

Anexa A oferă o referinţă despre aceste date tabelare de la software-ul REFPROP dezvoltat de

Institutul National de Standarde şi Testare (NIST), din Statele Unite ale Americii. Este foarte

important să reţineţi că tabelele cu aburi din surse diferite pot varia în funcţie de valorile de

entalpie şi entropie, deoarece punctul lor de referinţă (entalpie = 0) nu poate fi aceeaşi. Prin

urmare, este foarte important ca pe tot parcursul analizei sistemului de abur să se utilizeze

aceeaşi sursă de tabele de abur.

Figura 3: Raportul dintre temperatura de saturaţie şi presiunea aburului

Figura 3 prezintă relaţia dintre temperatura de saturatie - presiune pentru abur. După cum se

poate observa, temperatura şi presiunea de saturaţie prezintă o relaţie non-liniar. Figura 4 oferă

proprietăţile aburului intr-un mod grafic, cunoscute ca Diagrama Mollier. Acesta oferă o relaţie

între presiune, temperatura, entalpiei, entropiei, calitate şi volum specific. Îndrăzneţ "roşu"



reprezintă linia curba de saturaţie de abur. În partea stângă a curbei de saturaţie este " lichidul

subrăcit (apă)" regiune şi pe partea dreaptă a graficul de mai sus curba de saturaţie este

"supraincalzita de vapori (abur)". În curba de saturaţie, liniile indică calitatea de faza a doua şi

de-acolo se află regiune de "saturaţie".

Figura 4: Diagrama Mollier (abur)

2.4 Legi şi principii fundamentale

Conservarea masei

Conservarea masei reprezintă Masa nu poate fi niciodată creată nici nu poate fi distrusă într-un

volum dat. Îşi poate shimba doar starea.

Conservarea energiei (Prima lege a termodinamicii)

Conservarea energiei reprezintă Energia nu poate fi niciodată creată nici distrusă într-un volum

dat. Poate trece doar dintr – o stare în alta.

Principiul stării de echilibru şi debitul curgerii(SSSF)

SSSF semnifică că rata de schimb a masei şi a energiei într-un volum dat este egală cu zero.

Acest lucru implică faptul că nu există nici o stocare de masă sau de energie în volumul dat de

control, care este în curs de analizat. În plus, starea de echilibru, implică faptul că parametrii

individuali de funcţionare (presiune, temperatură, fluxuri) nu variază în perioada de timp

analizată.

Conservarea masei şi a legilor de energie, precum şi principiul SSSF sunt piatra de temelie a

oricăror eforturi industriale de optimizare a sistemului de abur. Analiza dinamică, început, oprire

şi condiţiile de refulare sunt de obicei neglijate în timp ce efectuează optimizarea sistemului de

abur. Experţi în energie şi utilizatorii finali vor trebui să aibă o foarte bună înţelegere a dinamicii



sistemului de abur pentru a justifica în mod corespunzător dacă sistemul este în conformitate cu

condiţiile SSSF.



3. DEFINIREA SISTEMULUI INDUSTRIAL DE ABUR

Înţelegerea operaţiunilor curente şi de gestionare a sistemului de abur industrial pentru a fi

optimizat este primul pas în a începe procesul de Optimizarea a Sistemului de Aburi (OSA). În al

doilea rând, realizarea obiectivul final de către OSA şi identificarea obiectivelor şi ţintelor sunt

esenţiale în punerea în aplicare a OSA la o centrală. De cele mai multe ori obiectivele OSA sunt:

o Micşorarea utilizării aburului

o Reducerea pierderilor de energie în sistem

o Reducerea emisiilor de GES

o Reducerea costurilor operative a sistemului de abur

Înainte de a începe orice analiză detaliată, există o necesitate de a fi în măsură să înţelegem

sistemul de abur intr-un mod sistematic.Următorul pas ar fi de a identifica zonele potenţiale care

trebuie să fie investigate şi în continuare trebuie effectuate analize prin aceste zone pentru a

cuantifica nivelul de energie al sistemului şi a impactului economic.

Această activitate se poate face în mai multe forme diferite:

o Faţă în faţă

o Interviuri telefonice

o Chestionare – completat şi prezentat de către personalul centralelor, etc.

Un astfel de instrument, care poate fi utilizat pentru domeniul de aplicare a unui sistem este

Departamentul de Energie al Sistemul de abur de stabilire a domeniului evaluări (US Department

of Energy’s Steam System Scoping Tool - SSST).

3.1 Definirea sistemului de abur (SSST)

SSST este un software bazat pe (MS-Excel), chestionar care este proiectat pentru a spori gradul

de conştientizare a zonelor de gestionare a sistemului de abur. Aceasta este împărţită în zone

tipice de focalizare a aburului din sistem şi oferă utilizatorului, cu un grad mai sporit de

intensitate în management. SSST este folosit pentru a identifica zonele potenţiale de îmbunătăţire

şi oportunitate într-un sistem de abur industrial.

Ea face acest lucru prin compararea sistemului de abur fiind investigat la un sistem industrial de

abur cu practice eficiente. Neoportunitatea este identificată şi acestea devine ţintă principală a

anchetei în optimizarea sistemului de abur. Ea trebuie să fie remarcată de faptul că intenţia de

SSST nu este de a cuantifica posibilităţile de economisire a energiei, dar să fie o ţintă de a le

identifica.

SSST poate fi utilizat de către managerii de centrale, ingineri eficienţi şi de manageri, ingineri de

la procesele de lucru la centrale şi de asemenea de către experţii în energie care lucrează la

optimizarea operaţiunilor de sistemul de abur . Există un număr total de 26 de întrebări calitative.

Aceste întrebări sunt împărţite în următoarele secţiuni:

o Sistemul de profil



o Practicile generale ale sistemului de operare

o Practicile de operare a cazanelor de la centrale

o Distribuţia, practicile operative de utilizare finală şi de recuperare

După completarea chestionarului în SSST, "Rezultatele", oferă utilizatorului un scor care este

indicativ de intensitate de management şi serveşte ca un ghid pentru a identifica potenţiali de

system, oportunităţi de abur de optimizare. Tabelul 1 oferă SSST rezumatul rezultatelor pentru

un sistem industrial mediu de abur.

Tabelul 1: SSST “Rezultate obţinute” pentru un Sistem Industrial Mediu de Abur

SUMMARY OF RESULTS POSSIBLE TYPICAL

SCOPING TOOL AREAS SCORE SCORE

STEAM SYSTEM PROFILING 90 63%

STEAM SYSTEM OPERATING PRACTICES 140 69%

BOILER PLANT OPERATING PRACTICES 80 63%

DISTRIBUTION, END USE, RECOVERY OP. PRACTICES 30 58%

TOTAL SCOPING TOOL QUESTIONAIRE SCORE 340 222.0

TOTAL SCOPING TOOL QUESTIONAIRE SCORE 100% 65%



4. MODELAREA SISTEMULUI INDUSTRIAL DE ABUR

După o mai bună înţelegere a oportunităţilor de îmbunătăţire a potenţialelor sistemului din partea

iniţială a cărţii, următorul pas în domeniul de definire, reprezintă optimizarea globală a

sistemului de abur care este de a dezvolta un "model de sistem de abur", care reflectă exact

echilibrul sistemul de abur, modificarea tuturor componentelor de impact şi de asemenea poate

fi realizat un model avantajos real energetic şi economice ale acestor proiecte de optimizare a

sistemului de abur.

Există mai multe instrumente disponibile pe piata de software, care pot dezvolta foarte exact şi

un model industrial al sistemului de abur pentru centrale. Aceste modele pot fi personalizate şi

pot oferi o performanta extrem de detaliată şi informaţii de operare care sunt necesare pentru un

nivel ridicat. Dar acestea poate fi, de asemenea, foarte scump şi va trebui cu siguranţă de format

pentru a construi modele de sisteme de abur care reflectă sistemul de instalaţii industriale de

abur. În plus, pot exista mai multe software-ul proprietare, motoare disponibile pe internet

(gratuit şi contra cost), care pot fi utilizate pentru sisteme de abur de modelare.

Intenţia acestei secţiuni nu este de a sublinia un anumit instrument de modelare de sistem de abur

sau software-ul, dar pentru a face utilizatorii conştienţi de toate caracteristicile şi cerinţele care ar

fi necesare pentru realizarea unui sistem de optimizare a activităţii de abur. Scopul principal al

sistemului de modelare de abur este de a oferi utilizatorului o capacitatea de a înţelege efectele

energetice şi economice ale proiectelor de optimizare a sistemului de abur. Este extrem de

important ca orice modelare sau de instrumente de software-ul să se bazeze pe:

o Legile fundamentale de conservare a masei şi energiei

o Balanţa economică

o Conservarea balanţei de abur

o Analiza model a costurilor şi componentelor(echipamentelor

o Utilizarea unui system de abordare

Un astfel de sistem de abur de modelare industrial software este sistemul de abur drept un

instrument de evaluare (SAIE). Este bazat pe MS-Excel si are abilitatea de a modela proiecte

comune de optimizare a sistemului de abur şi de a face o analiza "ce-ar fi dacă".

4.1 Sistemul de abur drept instrument de evaluare(SAIE)

Sistemul de abur SAIE este setat cu 3 sisteme standarde de abur pre definite:1-colector, 2-

colector şi 3-colector. Figurile 5a, 5b şi 5c prezintă configuraţia diferitor colectoare şi prezintă

and represent the construcâia standard a acestor sisteme. Orice sistem standardizat are

următoarele funcţii de lucru:

o Intrare – pentru asigurarea nivelului necesar de informaţii

o Model – Diagrama liniară asistemelor de colectoare prezentate, balanţa de abur, căldura, etc.

o Proiecte de Intrare – de modififat sistemul operativ şi de tastat “start” la proiecte

o Proiecte Model –diagrama sistemului cu includerea proiectului

o Rezultate – tabela de informaţii a impactului energiei şi a celui economic

o Diagrama pierderilor – Determinarea pierderilor pentru toate tipurile de combustibil

o Calcule utilizate – pentru eficientizarea datelor analizate şi pentru calculul în afara modelului



Figura 5a: SSAT “1-Colector” Modelul sistemului de abur

Figura 5b: SSAT “2-Colector” Model sistemului de abur

Steam System Assessment Tool

Current Operation

30.7 t/h Emissions t/y

CO2 33565

SO2 0

NOx 66

Blowdown

Natural Gas 0.6 t/h

30.1 t/h Steam Leaks

234 C 0.1 t/h

100% dry

25.8 t/h 25.0 t/h 12.5 t/h

10 barg 0.0 t/h Users Traps Unrecovered

233 C Condensate

100% dry 12.5 t/h

0 kW

Condensing

Section

0.15 bara

30.7 t/h Vent Vent

128 C 0.0 t/h 4.2 t/h -0.9 barg 0.0 t/h

70 C

54 C 12.5 t/h

26.5 t/h 0.0 t/h Blowdown 0.0 t/h Economic Summary based on 8000 hrs/yr $ '000s/yr

38 C Flash Power Balance

70 C Generation

12.5 t/h Demand

Import

14.0 t/h 20 C To deaerator Blowdown Unit Cost 2,000

10 C 0 kW 0 kW Make-up 0.0 t/h 0.6 t/h Fuel Balance

14.0 t/h Boiler

10 C 10 C 0.0 t/h Unit Cost 3,682

Make-Up Water

0.0 t/h 0.0 t/h Flow

Cond Tk Vent 184 C Unit Cost 74

0.6 t/h 0.6 t/h 0.6 t/h Total Operating Cost 5,756

23332 kW

581200 Nm3/h

0 kW

5000 kW

Heat Loss

24 kWeff = 85%

14706 kW

SSAT Default 1 Header Metric Model

$0.6600/m3

14 m3/h

$0.22/Nm3

581200 Nm3/h

$0.0500/kWh

5000 kW

Model Status : OK

Trap Losses

0.8 t/h

Boiler

Deaerator

T

Cond Tank

Condensing

Steam System Assessment Tool Current Operation


CO2 171830

SO2 0

NOx 340

Blowdown

Natural Gas 3.1 t/h

150.0 t/h Steam Leaks 0.0 t/h

302 C 0.1 t/h To LP

100% dry

HP 26.5 t/h 25.0 t/h 12.5 t/h 0.0 t/h

0.0 t/h 0.0 t/h 123.4 t/h 40 barg Users Traps Unrecovered 12.5 t/h

301 C Condensate

0.0 t/h 100% dry 12.5 t/h 0.0 t/h

0 kW 11018 kW

Condensing

Section

0.15 bara

Steam Leaks 12.5 t/h

0.0 t/h LP Flash LP Vent 0.0 t/h

246 C -0.9 barg 0.0 t/h 0.0 t/h

LP 100.1 t/h 100.0 t/h 50.0 t/h

2 barg Users Traps Unrecovered

153.1 t/h Vent Vent 134 C Condensate 62.5 t/h

128 C 0.2 t/h 23.3 t/h 0.0 t/h 96% dry 50.0 t/h

70 C

54 C 62.5 t/h

129.9 t/h 0.0 t/h Economic Summary based on 8000 hrs/yr $ '000s/yr

39 C Power Balance

70 C Generation

62.5 t/h Demand

0.0 t/h Import

67.4 t/h 20 C To LP Blowdown Unit Cost 2,000

10 C 0 kW 0 kW Make-up 3.1 t/h Fuel Balance

67.4 t/h Boiler

10 C 10 C 0.0 t/h Unit Cost 18,852

0.0 t/h Make-Up Water

0.0 t/h Flow




67 m3/h

$0.6600/m3

5000 kW

$0.0500/kWh

10711.2 Nm3/h

$0.22/Nm3

Model Status : OK

Trap Losses

1.5 t/h119443 kW

10711.2 Nm3/h

11018 kW

eff = 85%

0.1 t/h

16018 kW

Heat Loss

90 kW

Heat Loss

123 kW

Trap Losses

12946 kW

57560 kW

Boiler

Deaerator

T

Cond Tank

HP - LPHP - Cond

T



Figura 5c: SSAT “3-Colector” Modelul sistemului de abur

4.2 Proiecte de Optimizare a Sistemului de abur în SAIE

Modelul 3-colectoare ale sistemului de abur SAIE este asamblarea modelelor 1-2-colectoare şi

este cel mai complex sistem de modelare de abur disponibil în SAIE. Punctul de "Intrare", va

solicita semnificativ informaţiile detaliate pentru a modela cu exactitate sistemul evaluat. Toate

informaţiile necesare de intrare sunt întotdeauna cunoscute şi, prin urmare, utilizatorul poate rula

modelul sistemului de abur imediat. Apoi, ca site-ul de informaţii să devină disponibile , acesta

poate fi adăugat la "intrare" pentru a face modelul sistemului de abur în calitate de reprezentant

al sistemului de abur actual.

Există 18 sisteme de proiecte de optimizare de abur construite în "Proiecte de intrare", pagina

care poate fi pornită pentru a modifica sistemul existent de abur. Acest lucru permite

utilizatorului de a face un "ce-ar fi dacă" analiza sistemului de abur fiind optimizat. În plus,

SAIE oferă o analiză cumulată a mai multor proiecte care se poate face pentru optimizarea

sistemului de abur. Modelul SAIE are o adevărată "Sisteme de abordare", şi are următoarele 18

sisteme de proiecte de abur de optimizare, care pot fi evaluate pentru orice sistem de abur:

o Economisirea cererii de abur

o Utilizarea unui combustibil alternativ(combustibil de înlocuire)

o Modificarea randamentului cazanului

o Modificarea ratei de purjare a cazanului

o Implementarea unui colector de purjare pentru a genera abur la presiune joasă

o Modificarea condiţiilor de prodecere a aburului

o Instalarea şi/sau modificarea de la presiunea înaltă la presiunea joasă cu ajutorul turbinei cu

contrapresiune

o Instalarea şi/sau modificarea de la presiunea înaltă la presiunea mediecu ajutorul turbinei cu

contrapresiune

Steam System Assessment Tool Current Operation


CO2 240341

SO2 0

NOx 476

Blowdown

Natural Gas 4.3 t/h

209.8 t/h Steam Leaks 0.0 t/h

302 C 0.1 t/h To MP

100% dry

HP 26.5 t/h 25.0 t/h 12.5 t/h 0.0 t/h

0.0 t/h 0.0 t/h 132.6 t/h 50.5 t/h 40 barg Users Traps Unrecovered 12.5 t/h

301 C Condensate

0.0 t/h 100% dry 12.5 t/h 0.0 t/h

0 kW 11846 kW 2472 kW

Steam Leaks 12.5 t/h 0.0 t/h

0.0 t/h MP Flash 0.0 t/h To LP

259 C 0.0 t/h

MP 50.5 t/h 50.0 t/h 25.0 t/h 0.0 t/h

0.0 t/h Condensing 0.0 t/h 10 barg Users Traps Unrecovered 37.5 t/h

Section 184 C Condensate

0.0 t/h 100% dry 25.0 t/h 0.0 t/h

0 kW

0.15 bara


0.0 t/h LP Flash LP Vent 0.0 t/h

159 C -0.9 barg 0.0 t/h 0.0 t/h

LP 100.1 t/h 100.0 t/h 50.0 t/h


214.1 t/h Vent Vent 134 C Condensate 87.5 t/h

128 C 0.2 t/h 32.5 t/h 0.0 t/h 96% dry 50.0 t/h

70 C

54 C 87.5 t/h

181.7 t/h 0.0 t/h Economic Summary based on 8000 hrs/yr $ '000s/yr

39 C Power Balance

70 C Generation

87.5 t/h Demand

0.0 t/h Import

94.2 t/h 20 C To LP Blowdown Unit Cost 2,000

10 C 0 kW 0 kW Make-up 4.3 t/h Fuel Balance

94.2 t/h Boiler

10 C 10 C 0.0 t/h Unit Cost 26,368

0.0 t/h Make-Up Water

0.0 t/h Flow



57560 kW

Heat Loss

39 kW

97 kW

27751 kW

eff = 85% 173 kW

167066 kW

14981.8 Nm3/h

Model Status : OK

Heat Loss


94 m3/h

19319 kW

Heat Loss

14319 kW

Trap Losses

0.1 t/h

Trap Losses

$0.66/m3

5000 kW

$0.0500/kWh

14981.8 Nm3/h

$0.22/Nm3

1.5 t/h

Trap Losses

0.5 t/h

12946 kW

Boiler

Deaerator

T

Cond Tank

HP - MPHP - LPHP - Cond

MP - LP

T

T



o Instalarea şi/sau modificarea de la presiunea medie la presiunea joasă cu ajutorul turbinei cu

contrapresiune

o Instalarea şi/sau modificarea turbinei cu abur condensat

o Înlocuirea unui schimbător de căldură cu un rezervor de condensat

o Înlocuirea unui schimbător de căldură într –un cazan

o Recuperarea condensatului returnat

o Transferarea de la o presiuneînaltă a condensatului la o presiune medie a aburului

o Transferarea de la o presiuneînaltă a condensatului la o presiune joasă a aburului

o Implementarea unui program de management pentru blocarea aburului

o Implementarea unui program de management pentru reducerea scurgerilor

o Îmbunătăţirea izolaţiei în sistem de abur şi condensat , respectiv

Figura 6 reprezintă "Rezultatele", referitor la informaţiile cu privire la impactul energetic şi

economic de optimizare a sistemului de abur.

Figura 6: SSAT “3-Colector” Model sistemului de abur “Rezultate”

Cost Summary ($ '000s/yr)

Power Cost 0.0%

Fuel Cost 0.0%

Make-Up Water Cost 0.0%

Total Cost (in $ '000s/yr) 0.0%

On-Site Emissions

CO2 Emissions 0.0%

SOx Emissions N/A

NOx Emissions 0.0%

Power Station Emissions

CO2 Emissions -

SOx Emissions -

NOx Emissions -

Note - Calculates the impact of the change in site power import on emissions from an external power station. Total reduction values are for site + power station

Utility Balance

Power Generation -

Power Import 0.0%

Total Site Electrical Demand -

Boiler Duty 0.0%

Fuel Type -

Fuel Consumption 522874.9 s cu.ft/h 522874.9 s cu.ft/h 0 s cu.ft/h 0.0%

Boiler Steam Flow 0.0%

Fuel Cost (in $/MMBtu) -

Power Cost (as $/MMBtu) -

Make-Up Water Flow 0.0%

Turbine Performance

HP to LP steam rate

HP to MP steam rate 8.28

MP to LP steam rate 7.16

HP to Condensing steam rate 6.06

Reduction

Press this button if marginal

costs are not shown

0 klb/yr

SSAT Default 3 Header Model

2,000 2,000 0

24,178 24,178 0

Model Status : OK

Reduction

Steam System Assessment Tool3 Header Model

Results Summary

Current Operation After Projects

453 453 0

26,631 26,631 0

Current Operation After Projects

486135 klb/yr 486135 klb/yr

0 klb/yr 0 klb/yr 0 klb/yr

962 klb/yr 962 klb/yr 0 klb/yr

Reduction After Projects

0 klb/yr 0 klb/yr

0 klb/yr 0 klb/yr

Total Reduction

0 klb/yr 0 klb/yr

Current Operation After Projects Reduction

13883 kW 13883 kW -

5000 kW 5000 kW 0 kW

18883 kW 18883 kW -

523.0 MMBtu/h 523.0 MMBtu/h 0.0 MMBtu/h

Natural Gas Natural Gas -

416.5 klb/h 416.5 klb/h 0.0 klb/h

5.78 5.78 -

14.65 14.65 -

22660 gal/h 22660 gal/h 0 gal/h

Current Operation After Projects Marginal Steam Costs

44 kWh/klb

23 kWh/klb 23 kWh/klb HP ($/klb)

(based on current operation)44 kWh/klb

Not in use Not in use MP ($/klb)

Not in use Not in use LP ($/klb)



5.OPORTUNITĂŢILE DE OPTIMIZARE A PRODUCERII ABURULUI

Producerea de abur constituie o problemă esenţială, în orice studiu de optimizare a sistemului de

abur. Acest lucru se justifică, deoarece în zona de generare a energiei se utilizează combustibilul

pentru a produce abur. Dar combustibilul este de obicei achiziţionat la un anumit cost, însă

eliberează o altă cantitate de energie în procesul de ardere, care este apoi capturat de cazan

pentru a produce abur.

5.1 Proprietăţile combustibilului

Există diverse tipuri de combustibili utilizate pentru producerea de abur în instalaţiile industriale.

Unii dintre combustibilii tradiţionali includ:

o Solid – Cărbune, Lemn, Biomasa, Derivaţi ai combustibilului, etc.

o Lichid – Combustibil lichid greu , Parafina, Deşeuri lichide în urma arderii, etc.

o Gazos – Gaz Natural, Gaz Metan, Refinării de gaz, etc.

Modelul cazanului individual este bazat pe tipul combustibilul folosit. În industrie, există câteva

situaţii în care combustibilul compus poate fi utilizat în cazane ce funcţionează, care permite o

flexibilitate de combustibil şi de a spori fiabilitatea de generare de abur, în cazul unor întreruperi

de alimentare cu combustibil.

Orice combustibil este caracterizat prin puterea calorifică o "valoare de încălzire", care este

definită ca conţinutul de energie al combustibilului dat, fie pe o bază de masă sau volum. Cei mai

multţi combustibili solizi şi lichizi au valorile definite de incalzire pe baza de masă (GJ / tonă, KJ

/ kg sau kcal / kg). Cei mai mulţi combustibili gazoşi au valorile lor de încălzire definite pe baza

de volum (kJ/m3 sau Kcal/m3). Conversia între valorile de ardere pe bază de masă şi de volum

pe bază se poate face în cazul în care densitatea de combustibil este cunoscută.

Căldura superioară de ardere (HHV)

Acest lucru este, de asemenea, cunoscut sub numele de valoare brută de ardere. Este totalul de

energie furnizat de combustibil, care este obţinută din vapori de apă în fluxul de gaze de ardere

după care este este returnată înapoi la starea sa naturala (apa in stare lichida). Prin urmare, ea

conţine căldura latentă de apa, care este recuperată în cazul în care vaporii de apă se condensează

înapoi la apa in stare lichida.

Căldura inferioară de ardere (LHV)

Acest lucru este, de asemenea, cunoscut ca valoare netă de ardere. Este total de energie furnizată

de combustibil care se obţine fără condensare de vapori de apă în fluxul de gaze de ardere.

Valorile termice pot fi obţinute din mai multe surse diferite, inclusiv: furnizor de combustibil,

chimice si mecanice din manuale de Inginerie, analize de laborator a probelor de combustibil,

etc.Pe tot parcursul acestui Manual de instruire, HHV de combustibil va fi folosit în toate

calculele. Utilizarea HHV în analiza de optimizare a aburului de sistem este o metodologie mai

precisă şi rezultatele într-un echilibru energetic completă a sistemului. Cu toate acestea, LHV

poate fi, de asemenea, folosit pentru a face aceeaşi analiză şi de a ajunge la rezultate identice.



Este foarte important ca utilizatorul să fie în concordanţă în timp ce face optimizarea sistemului

de abur de analiză şi se asigură că analizele de proiect sunt completate fie cu HHV sau PCS.

Comutarea între cele două va conduce la rezultate foarte eronate. Tabelul 2 prevede HHV pentru

unii dintre combustibilii utilizţi în cazane în mod obişnuit.

.

Tabela 2: Valoarea căldurii superioare la combustibilii de bază

5.2 Costul de producere a aburului

Alături de căldura superioară de ardere HHV, Tablea 2 de asemenea prezintă costul tipic al

combustibilului în două variante – costul unitar de vînzare şi costul pe o unitate de energie

(GJ). Costul combustibilului este cel mai important indicator utilizat în calculele de producere a

aburului şi a indicatorului de cost al aburului.

fuelfuelboiler kmK

unde Kboiler este costul total operativ al cazanului şi mfuel şi kfuel sunt debitul de combustibil şi

costul combustibilului, respectiv.

steam

fuelfuel

steamm

kmk

unde ksteam este indicatorul de cost al aburului (sau costul unitar la producerea aburului) de la

cazan şi msteam este debitul de abur.

Exemple

Calculaţi costul pe oră a gazului natural utilizat la ardere în cazan, ce generează 20 Tph de abur

(constant – tot anul). Debitul masic de gaz natural este 1,693 m³/h (28 m³/min) ţi costul gazlui

natural este de ($1.0/m³).

yrK

hrK

boiler

boiler

/680,830,14$760,80.1693,1

/693,1$0.1693,1

Sales Typical Cost HHV Unit Price

Fuel Unit [$/sales unit] [kJ/kg] [$/GJ]

Natural Gas Nm³ 1.00 54,220 26.35

Number 2 Fuel Oil tonne 1,500 45,125 33.24

Number 6 Oil (LS) tonne 785 43,595 18.01

Number 6 Oil (HS) tonne 797 43,764 18.21

Bituminous Coal tonne 171 31,890 5.36

SubBituminous Coal tonne 129 23,465 5.50

Green Wood tonne 22 12,215 1.80



tonneksteam /60.84$20

693,1

Costul orar pentru generarea de 20 TPH de abur din acest cazan bazat pe gaze naturale este de

1.693 dolari şi marginal al consumului de combustibil legate de costul de aburi (cost indicatorul

de abur) este de 84.60 dolari pe tona de abur generat.

5.3 Calcularea randamentului cazanului (Metoda Directă)

Randamentului cazanului (sau un randament de abur) este definit ca raportul dintre căldura

absorbită de apă de alimentare pentru a genera abur şi consumul de energie de combustibil.

100

fuelfuel

feedwatersteamsteam

boilerHHVm

hhm

unde hsteam şi hfeedwater sunt entalpiile aburului şi respectiv a apei de alimentare.

Această ecuaţie poate fi aplicată pentru un cazan simplu sau pentru un sistem de cazane de la

centrală. Poate fi folosită oricînd sau într-o anumită perioadă de timp (zilnic,lunar, anual, etc.).

Aceasta este cunoscută sub denumirea de “Metoda Directă” pentru calculul randamentului

cazanului. Randamentului cazanului variază în mod semnificativ pe baza de combustibil folosit,

echipamentul instalat şi de control, de proiectarea cazanului, de puterea de funcţionare, etc Tipic,

randamentul cazanului este aproximativ de ~70-75% (pentru lemn); 80-85% (pentru gaz natural);

and 85-90% (pentru petrol şi cărbune). Figura 7 prezintă un exemplu tipic de randament al

cazanului, curba este bazată pe date actuale colectate de la un cazan de gaz natural.

Figura 7: Curba randamentului cazanului pe gaz natural

Exemplu

Calculaţi randamentul cazanului pe gaz natural ce generază 20 Tph de abur (constant – tot anul).

Debitul de gaz natural măsurat constituie 1,693 m³/hr (28 m³/min) şi costul gazului natural

($1.0/m³). Căldura superioară de ardere HHV a gazului este 54,220 kJ/kg (40,144 kJ/m³).

y = 0.0004x 3 - 0.0706x2 + 4.1378x + 2.5843

R2 = 0.9634

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Boiler Load (% of Rated Capacity)

Boiler

Eff

icie

ncy (

%)



Aburul supraîncălzit este generat la parametri următori la 25 bars, 375°C şi apa de alimentare din

degazor la parametri 30 bars, 110°C.

Din informaţia cunoscută,

msteam = 20,000 kg/h

hsteam = 3,181 kJ/kg (din tabelele de abur la 25 bars, 375°C)

hfeedwater = 463.5 kJ/kg (din tabelele de abur la 30 bars, 110°C)

mfuel = 1,693 m³/hr

HHVfuel = 40,144 kJ/m³

Randamentul cazanzlui este calculat după cum urmează:

% 0.80

100144,40693,1

5.463181,3 000,20

100

boiler

boiler

fuelfuel

feedwatersteamsteam

boilerHHVm

hhm

5.4 Determinarea randamentului cazanului (Metoda Indirectă)

Randamentului cazanului poate fi, de asemenea, stabilit într-un mod indirect prin determinarea

pierderilor de energie individuale. Figura 8 oferă schematic informaţii despre pierderile

energetice majore care au loc într-un cazan de operare.

Figura 8: Pierderile într –un cazan de operare




Există diferite tipuri de pierderi într-un cazan de operare, cum ar fi pierderi în cazan, pierderi de

purjare, pierderi prin coşul de fum (de combustie şi de temperatura), pierderi prin cenuşă fină

“zburătoare” şi zgură , Pierderi la aprindere (PLA), etc.

Utilizînd bilanţul energetic al cazanului, putem determina randamentului cazanului ca:

ousmiscellanestackblowdownshellboiler 100

unde λshell pierderi prin suprafaţa cazanului (%); λblowdown sunt pierderile de purjare (%); λstack

sunt pierderile în conducte (%); and λmiscellaneous alte pierderi (%).

Acest lucru este cunoscut sub numele de "metoda indirectă" de calcul a randamentului cazanului.

În cazul dat vor necesita informaţii în mod semnificativ mai mult de la cazanul de operare,

comparativ cu "Metoda Directă" de calcul a eficienţei cazanului şi, de asemenea, va fi nevoie de

mai mult timp "Metoda Directă". Cu toate acestea, "metoda indirectă" are avantaje semnificative

în comparaţie cu "Metoda Directă", inclusiv:

○ Incertitudine mai mică (precizie mai mare)

○ Abilitatea de a indica şi cuantifica zonelor de pierderi de energie

În urma analizei sistemului optimizat de abur, ambele metode ar trebui să fie utilizate pentru

determinarea randamentului cazanului. Valorile calculate pot fi apoi comparate, şi respectiv se

măreşte gradul de certitudine în domeniu centralelor şi de semenea a dispozitivelor de colectare a

datelor.

5.2.1 Pierderi prin suprafaţa cazaanului

Pierderea prin suprafaţa cazanului reprezintă cantitatea de energie a combustibil care părăseşte

cazanul spre exterior. Deoarece suprafaţa cazanului este mai mare decît temperatura mediului şi,

prin urmare, există întotdeauna o anumită cantitate de căldură ce se pierde în mediul

înconjurător. Acest lucru apare din cauza pierderilor de căldură datorită radiaţiilor şi convecţiei

de la suprafeţa cazanului. Este dificil de a măsura cu precizie aceste pierderi prin suprafaţa

cazanului. În general,se estimează de unele măsurători limitate. Societatea Americana a

Inginerilor Mecanici Codului de Performanţă 4 (ASME-PTC-4) prevede o metodologie

referitoare la calculul acestei pierderi prin suprafeţele cazanului.

O prima comanda a pierderii prin suprafaţa cazanului reprezintă o amploare ce este prevăzută în

tabelul 3 de mai jos, ca un ghid. Pierderile prin suprafaţa cazanului reprezintă o metodologie de

estimare ce utilizeaza temperatura caracteristică de pe o suprafaţă de cazan, temperatura de

suprafaţă şi valoarea estimată a viteză estimată fluxului de aer din partea mediului ambiant

spre suprafaţă.

Aceste estimări sunt folosite pentru a finaliza o analiză de transfer de căldură pentru toate

suprafeţele cazanului obţinându-se o estimare pentru pierderea totală pe suprafaţa cazanului.

Aceasta tehnica este simplă, cu toate acestea, rezultatele trebuie să fie considerate drept o

estimare generală.



Tabela 3: Ghidul primar al pierderilor prin suprafaţa cazanului

Shell Loss Gross Estimate Field Evaluations

Boiler Type Steam Production

Rating Boiler Full-Load Shell Loss Estimate

Minimum Maximum Maximum Minimum

[Tph] [Tph] [%] [%]

Water-tube 5 50 2.0 0.3

Water-tube 50 500 0.6 0.1

Water-tube 500 5,000 0.2 0.1

Fire-tube 0.5 20 1.0 0.1

Trebuie de constat că pierderile de magnitudine la suprafaţa cazanului sunt constante şi sunt

independente de sarcina cazanului. Pierderile prin suprafaţa cazanului sunt exprimate ca un

procent de energie de intrare de combustibil. Prin urmare, pierderea prin suprafaţa cazanului (%),

creşte pe măsură ce sarcina cazanului se reduce. Pentru cele mai multe cazane bine întreţinute,

complet pierderile de suprafaţă pot să fie ~ 0,1% la 2% din cantitatea totală de energie de intrare

de combustibil.

Examplu

În Tipul ASME de investigare a pierderilor prin suprafaţa cazanului pentru valoarea de 20 Tph

a gazului natural cazanul indică ca pierderile sunt de aproximativ ~0.5%. Debitul de gaz natural

măsurat este de 1,693 m³/h (28 m³/min) iar costul gazului natural este de ($1.0/m³). Estimarea

costurilor de energie de combustibil de intrare asociate cu pierderea prin suprafaţă.

Din datele prezente utilizate,

mfuel = 1,693 m³/hr

kfuel = 1.0 $/m³

λshell = 0.5%

yrK

hrK

kmK

shell

shell

shellfuelfuelshell

/200,74$760,847.8

/47.8$005.00.1693,1

5.2.2 Pierderi de purjare

Apa de alimentare a cazanului este tratată cu apă şi condensat. Cu toate acestea, există încă

substanţe chimice dizolvate in apa de alimentare a cazanului, care nu ies din cazanul cu aburi,

deoarece acestea nu sunt solubile în abur. Ca urmare, concentraţia acestor substanţe chimice

creşte în cazan. Creşterea concentraţiei de substanţe chimice în cazane poate duce la probleme

grave de funcţionare şi integritatea cazan poate fi deteriorat. Aceste probleme ar putea, inclusiv,

dar nu se limitează la: formarea spumei rezultat în report lichid, scalarea pe partea de apă-a

tuburilor rezultat scurgeri de tuburi şi eşecuri, de nămol în vrac în cazan de apă, etc



Purjarea este principalul mecanism care controlează apa chimică din cazan. Purjarea controlează

concentraţia de substanţe chimice dizolvate şi şi precipitatul în cazan şi se asigură că funcţiile din

cazan sunt fiabile şi nu va avea o oprire neplanificata sau eşec.

În general, purjarea este bazează pe conductivitatea de apă din cazan Conductivitate este o

măsurare directă, care poate oferi in permanenta o indicaţie a calităţii apei. Cu toate acestea,

conductivitatea trebuie să fie corelată cu factori de contaminare chimici individuali printr-o

analiză periodică a apei. Conductivitatea şi rezultatele specifice din cazan sunt testarea apei în

ajustarea ratei de purjare.

Ea trebuie să fie remarcată prin faptul că purjarea este un lichid saturat la o presiune dată din

cazan. Prin urmare, există o cantitate semnificativă de energie termică asociată cu purjarea. Cum

purjarea este evacuată din cazan, această energie termică (care este furnizată de combustibil), se

pierde.Raportul dintre această pierdere de energie total şi a energiei de intrare a combustibilului

este pierderea de purjare - λblowdown.

Utilizînd măsurători convenţionali penrtu debitul de purjare este dificil, deoarece purjarea este

apa saturată, care va rezulta în urma căderii de presiune. Cele mai multe dispozitive de

debitmetru se vor impune pentru o cădere de presiune suficientă, care rezultă între două faze-

flux, care este imposibil de măsurat. Prin urmare, în scopul de a măsura purjarea, o anumită

compoziţie chimică în apa de alimentare şi în apa din cazan este măsurată. Componenta chimica

măsurată în analiză trebuie să fie de concentraţie suficientă pentru a permite o măsurare precisă.

Raportul de concentrare, apa chimică de alimentare din apa concentrată din cazan este utilizată

pentru a stabili rata de purjare. Fluxul de purjare (β), ca rezultat din debitul apei de alimentare

este, după cum urmează:

steamblowdown mm

tyConductiviBlowdown

tyConductiviFeedwater

FlowFeedwater

FlowBlowdown

1

unde mblowdown este debitul de purjare.

Pierderile din purjare şi conţinutul de energie termică din cazan (Qbd_boiler) şi pierderea de

purjare (λblowdown) sunt calculate după cum urmează

100_

_

fuelfuel

boilerbd

blowdown

feedwaterblowdownblowdownboilerbd

HHVm

Q

hhmQ

unde hblowdown şi hfeedwater sunt entalpiile de purjare şi respectiv a apei de alimentare a aburului.

Examplu

Calculaţi suma purjării şi a pierderilor de purjare pentru 20 Tph gaz natural ars în cazanul de

operare la 25 bars. Apa de alimentare este furnizată la 30 bars, 110°C. Informaţie adăugătoare

despre debitul de gaz şi apa chimică tratată.

Căldura superioară de ardere a gazului natural = 54,220 kJ/kg (40,144 kJ/m³)



Combustibil necesar = 1,693 m³/hr (28 m³/min)

Costul combustibilului = $1.0/m3

Conductivitatea purjării = 2,000 mhos/cm

Conductivitatea apei de alimentare = 100 mhos/cm

Temperatura apei de ridicare: 20°C

Debitul de purjare rezultă din următoarele date prezentate:

s

kg0.29

hr

kg1,0520,0002

05.01

05.0

05.0000,2

100

blowdownm

tyConductiviBlowdown

tyConductiviFeedwater

Conţinutul de purjare a energiei termice din cazan şi pierderile de purjare sunt calculate în felul

următor:

% 79.0100

144,40600,3

693,1

148100

kW 1485.4638.97129.0

_

_

fuelfuel

boilerbd

blowdown

feedwaterblowdownblowdownboilerbd

HHVm

Q

hhmQ

Este necesar de menţionat că volumul de control pentru calculul pierderii de purjare a fost luat

doar cel al cazanului. Cu toate acestea, într-un sistem real de abur industrial, apa de alimentare

este mai întâi încălzită într-un degazor sau apa de alimentare este încălzită şi apoi trimisă spre

cazan. Prin urmare, dintr-o perspectivă a sistemului, purjarea este de faptul că se înlocuieşte cu

apa de ridicare, care respectă condiţiile de mediu (şi nu în condiţii apei de alimentare). Pierderea

totală a sistemului de purjare se calculează după cum urmează:

100_

_

_

fuelfuel

systembd

systembd

makeupblowdownblowdownsystembd

HHVm

Q

hhmQ

Examplu

Pentru analiza sistemului de purjare, se calculează pierderi globale de energie şi echivalentul

costului de energie a combustibilului asociat cu purjarea din cazan. Să presupunem că apa de

ridicare la sistemul de aburi constituie 20 ° C.

Sistemul cazanului cu conţinut de energie termică şi pierderea de purjare se calculează după

cum urmează:



% 37.1100

144,40600,3

693,1

259100

2599.838.97129.0

_

_

_

fuelfuel

systembd

systembd

makeupblowdownblowdownsystembd

HHVm

Q

kWhhmQ

Acest cost echivalent pentru sistemul de purjare se calculă reieşind din formulele:

yrK

hrK

kmK

systembd

systembd

systembdfuelfuelsystembd

/180,203$760,82.23

/2.23$0137.00.1693,1

_

_

__

Figura 9 prezintă o diagramă grafică care furnizează informaţii cantitative cu privire la conţinutul

de energie termică din cazan, pentru cazanele de purjare care funcţionează la presiuni diferite şi

rate diferite de purjare. O rată generală de producţie de abur de 100 TPH este utilizată în acest

grafic.Utilizatorul poate folosi Figura 9, pentru o estimare rapidă a conţinutului de energie a

cazanului unde este purjare sau poate reveni la calcule mult mai detaliate, aşa cum sa arătat mai

sus.

Figura 9: Conţinutul de energie termică în cazanul de purjare (100 TPH producerea de abur şi

apă de alimentare la 20 ° C)

5.2.3 Pierderi prin coşul de fum

În timp ce pierderile de purjare şi cele prin suprafaţa cazanului sunt relativ mici, pierderea prin

coşul de fum este aproape întotdeauna cea mai mare componenta a pierderilor din randamentului

cazanului.



Pierderea prin coşul de fum are două componente - de temperatură şi de ardere (sau de exces de

aer). Gestionarea pierderii de scurgere este un factor critic în optimizarea operaţiunilor de cazane

şi creşterea eficienţei cazanului. Ambele componente ale pierderii prin coşul de fum sunt

discutate în detaliu mai jos.

5.2.3.1 Componenta temperaturii gazelor de ardere

O cantitate semnificativă de combustibil se află în gazele de ardere a cazanului. Temperatura

gazelor de ardere istovitoare reprezintă cantitatea de energie din gazele de scurgere .Diferenţa

dintre temperatura gazelor de ardere şi de temperatura de intrare a camerei de ardere (de obicei,

este temperatura aerului înconjurător), şi este cunoscută sub numele de "Temperatura reală de

scurgere", şi reprezintă cantitatea de energie a combustibilului, care se pierde în conductă.

Presupunând că temperatura aerului de admisie este constanta pentru un cazan, iar temperatura

gazelor de ardere este mai mare, implică o pierdere mai mare în conductă. Acest lucru conduce la

o eficienţă mai mică a cazanului. Prin urmare, temperatura gazelor de ardere din cazan reprezintă

un parametru critic şi trebuie să fie monitorizat atent . Există mai mulţi factori care influenţează

temperatura de ardere a gazelor de eşapament şi includ:

○ Construcţia cazanului

○ Echipamentul de recuperare a căldurii

○ Încărcarea cazanului

○ Partea de ardere

○ Partea de curgere a apei

Este foarte important de luat în considerare aceste componenete la optimizarea sistemului

operativ în cazan.

5.2.3.2 Componenta de ardere

Componenta de ardere a pierderii de scurgere prin conducte depinde de componentele nearse de

combustibil si de cantitatea de aer în exces (sau de oxigenul gazelor de ardere).

Primul principiu în managementul de ardere este de a asigura că există suficient oxigen în

procesul de combustie pentru a se asigura că tot combustibilul este ars şi nu există combustibil

(minim) conductă.

Al doilea principiu de management de ardere are drept scop să limiteze cantitatea de oxigen

(aer), în procesul de combustie. Tot aerul de combustie este încălzit cu combustibil.

Suplimentarul de aer (oxigen) se adaugă în zona de ardere de intrare în cazan, la temperatura

ambiantă şi iese din cazan la o temperatura a gazelor de ardere. Aerul conţine ~ 4 părţi de azot

pentru fiecare partea 1 de oxigen. Ca urmare, o cantitate mare de azot intră în zona de ardere cu

exces de aer (oxigen) şi o cantitate semnificativă de energie este cheltuită pentru combustibilul

de încălzire a acestui exces de aer.

Există metodologii diferite disponibile pentru a calcula pierderile din coşul de fum, dar fiecare

metodă se bazează pe o formă a modelului de ardere. De exemplu, ASME Codul de putere test 4

defineşte în mod clar toţi parametri, ecuaţiile, măsurătorile şi instrumentele necesare pentru a

calcula cu precizie pierderea prin coş. Aceasta metodologie este foarte detaliată şi, în loc de

utilizatori care au de a utiliza un model de ardere detaliat, acest manual de formare oferă două



surse de calcul a pierderilor din coşul de fum, bazate pe un model de ardere dezvoltat de Dr.

Greg Harrell pentru Departamentul de Energie al SUA.

Acestea includ:

○ Tabela pierderilor prin coşul de fum (Tabela 4)

○ Calcularea pierderilor cu ajutorul software-ul (Figura 10)

Modelul presupune pierderi minime de combustibili (sau deloc), şi de condensat. Datele

necesare sunt: combustibilul, temperatura gazelor de ardere, conţinutul de gaze de ardere şi

temperatura aerului de admisie.

Tabela 4: Pierderi prin coşul de fum pentru gazul natural

Referinţe: Dezvoltarea modelului de ardere de Greg Harrell, Ph.D., P.E.

Figura 10: Determinarea pierderilor după Software

(Sursa: Dezvoltarea modelului de ardere după Greg Harrell, Ph.D., P.E.)

Stack Loss Table for Typical Natural Gas

Flue Gas Flue Gas Comb Stack Loss [% of fuel Higher Heating Value input]

Oxygen Oxygen Conc

Content Content Net Stack Temperature [∆°C]

Wet Basis Dry Basis {Difference between flue gas exhaust temperature and ambient temperature}

[%] [%] [ppm] 100 128 156 183 211 239 267 294 322 350 378 406

1.0 1.2 0 13.6 14.7 15.8 16.9 18.0 19.1 20.2 21.3 22.4 23.6 24.7 25.9

2.0 2.4 0 13.8 14.9 16.1 17.2 18.4 19.5 20.7 21.9 23.1 24.2 25.4 26.6

3.0 3.6 0 14.0 15.2 16.4 17.6 18.8 20.0 21.3 22.5 23.7 25.0 26.3 27.5

4.0 4.7 0 14.2 15.5 16.7 18.0 19.3 20.6 21.9 23.2 24.5 25.8 27.2 28.5

5.0 5.8 0 14.5 15.8 17.2 18.5 19.9 21.2 22.6 24.0 25.4 26.8 28.2 29.6

6.0 6.9 0 14.8 16.2 17.6 19.1 20.5 22.0 23.4 24.9 26.4 27.8 29.3 30.8

7.0 8.0 0 15.1 16.6 18.1 19.7 21.2 22.8 24.3 25.9 27.5 29.1 30.7 32.3

8.0 9.1 0 15.5 17.1 18.8 20.4 22.1 23.7 25.4 27.1 28.8 30.5 32.2 33.9

9.0 10.1 0 16.0 17.7 19.5 21.2 23.0 24.8 26.6 28.5 30.3 32.1 34.0 35.8

10.0 11.1 0 16.5 18.4 20.3 22.2 24.2 26.1 28.1 30.1 32.1 34.1 36.1 38.1

Actual Exhaust T [°C] 121 149 177 204 232 260 288 316 343 371 399 427

Ambient T [°C] 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21



Exemplu

Estimarea pierderilor la 20 Tph cazanul de operare are următoarele condiţii:

Căldura superioară de a rdere a gazului natural = 54,220 kJ/kg (40,144 kJ/m³)

Fuel supply = 1,693 m³/hr (28 m³/min)

Costul ambustibilului = $1.0/m3

Temperatura din coş: 200°C

Debitul de gaz în oxigen: 5%

Combustibilii neglijaţi în analiza gazelor din coş

Temperatura mediului: 20°C

Figura 11: Examplu de cazan cu pierderi în coş

Examplu

Estimarea eficienţei cazanului (de calcul a eficienţei prin metoda indirectă), pe baza pierderilor

diferite calculate în secţiunile anterioare pentru 20 TPH pentru cazanul de operare.

% 4.80

0.03.1879.050.0100

100

boiler

boiler

ousmiscellanestackblowdownshellboiler

Reţineţi că rezultatele obţinute prin metoda indirectă de dterminare a randamentului cazanului

constituie (80,4%) în comparaţie cu metoda directă de calculare a eficienţei (80%). Aceste valori

se încadrează în limitele de incertitudine, având în vedere nivelul de precizie a măsurătorilor.

Stack Gas Temperature (°F) 200 °C

Ambient Temperature (°F) 20 °C

Stack Gas Oxygen Content (%) 5 %

Note: Stack gas oxygen content is expressed on a molar or volumetric basis

Natural Gas 18.3 %

Number 2 Fuel Oil 14.0 %

Number 6 Fuel Oil (Low Sulfur) 13.5 %

Number 6 Fuel Oil (High Sulfur) 13.7 %

Typical Eastern Coal (Bituminous) 12.0 %

Typical Western Coal (Subbituminous) 13.6 %

Typical Green Wood 24.7 %

Results

Estimated Stack Losses for each of the default fuels are as follows:

SSAT Boiler Efficiency = 100% - Stack Loss (%) - Shell Loss (%)

Shell Loss refers to the radiant heat loss from the boiler. Typically <1% at full load, 1-2% at reduced load.

Input Data

Stack Temperature - Ambient Temperature = 180°C

Steam System Assessment ToolStack Loss Calculator

Based on user inputs of Stack Temperature, Ambient Temperature and Stack Oxygen Content, an estimate will be provided

of the heat loss from the boiler stack. Losses are expressed as a percentage of the heat fired.

Stack losses are related to SSAT Boiler Efficiency as follows:

stack



5.5 Oportunităţi de optimizare în generarea de abur. Exemple eficente

Există mai multe oportunităţi de optimizare în zona de generare a aburului, inclusiv:

○ Minimizarea excesului de aer

○ Instalarea echipamentelor de recuperare a căldurii

○ Suprafeţe de transfer de căldură

○ Îmbunătăţirea sistemului de tratare a apei

○ Instalarea unui sistem de control automat pentru purjare

○ Recuperarea energiei din purjare

○ Restaurarea şi modernizarea cazanului

○ Minimizarea numărului de operaţii în cazan

○ Analiza înlocuirii combustibilului

○ Optimizarea operaţiilor în degazor

5.3.1 Minimizarea Excesului de aer

Gestionarea de ardere corectă necesită adăugarea de oxigen suficient pentru ca combustibilul

să ardă în întregime, însă fără u exces de aer, pentru asigurarea că pierderile de energie termica

sunt reduse la minimum. Managementul arderii evaluează metodologia de control a procesului

de ardere şi începe cu măsurătorile.

De obicei, în cazane, fluxul de combustibil este controlat de presiunea aburului în colector. Dacă

presiunea aburului scade regulatorul debitului de combustibil va creşte fluxul de combustibil

astfel încît să se genereze mai mult abur - restaurarea presiunea aburului la parametri daţi. În

schimb, în cazul în care presiunea aburului va creşte sub, debitul de combustibil se va reduce şi

respectiv se va reduce şi producerea de abur.

Datorită debitului de combustibil în cazan de ardere au loc schimbari, fluxul de aer trebuie să se

schimbe în mod corespunzător pentru a menţine buna de ardere. Există două forme primare de

control de ardere:

○ Control de poziţionare

○ Controlul automat de oxigen

5.3.1.1 Control de poziţionare

Controlul fluxului de aer în procesul de ardere se realizează prin legarea mecanică a unui

dispozitiv de control al fluxului de aer (clapeta), spre dispozitivul de control al fluxului de

combustibil. Aceasta se numeşte de obicei control de poziţionare, deoarece aparatul de control al

debitului de aer va avea o poziţie care se bazează exclusiv pe poziţia a dispozitivului de control

al fluxului de combustibil. Figura 12 oferă o schematică a mecanismului de control de

poziţionare. Ar trebui remarcat faptul că acest control nu include nici oxigen activ sau măsurători

combustibili. Măsurători de oxigen şi combustibililor sunt luaţi doar periodic pentru a stabili

relaţia dintre poziţia de control al regulatorului de combustibil şi al regulatorului de aer.



Figura 2: Sistemul de verificare a poziţiei


"Monitorizarea cazanului" este o practică eficientă ce ar trebui să se facă în mod periodic pentru

a restabili relaţia de poziţia între aer şi combustibil. Acest lucru va asigura faptul că aerul de

ardere vor fi minimizate, în limitele de control de poziţionare.

5.3.1.2 Controlul automatizat al ajustării oxigenului

Cu ajutorul metodologiei de control automat al reglării de oxigen, fluxul de aer de ardere este

controlat printr-o combinaţie de supapa de control al debitului de combustibil şi debitul de gaz

monitorizat în coş. Bazat pe curba de ardere a unui arzător de productie ", un dispozitiv de

controlde control al fluxului de aer (amortizor), este prevăzut un semnal bazat pe supapa de

control al fluxului de combustibil cum este în cazul cu metodologia de control de poziţionare.

Dar, în plus, oxigenul gazelor de ardere se măsoară în mod continuu şi o relaţie mult mai strânsă

poate fi stabilit pentru a reduce la minimum cantitatea de aer în exces.

Acest control suplimentar al sumei fluxului de aer de combustie şi, prin urmare, minimizeaza

cantităţii de aer în exces. Acest control automat al ajustării oxigenului este mult mai eficace şi

eficient, comparativ cu controlul de poziţionare. Figura 13 oferă o schematică a mecanismului de

oxigen automat de control ajustabil. În mai multe instalaţii, un control automat de oxigen este

cuplat cu o viteză variabilă condus (DSV), ventilatorul de ardere forţată, care duce la economii

de energie electrică, comparativ cu un amortizor de control cum este cazul în controlului de

poziţionare.



Figura 3: Sistemul automatizat de ajustare a oxigenului


Bazat pe tehnologia eficientă disponibilă de control comercial, tabelul 5 prevede debitul de

oxigen a gazelor de ardere (şi aerul în exces), nivelurile de funcţionare pentru cazanele care

funcţionează cu combustibili diferiţi pentru cele două tipuri de metodologii de control. În

general, conţinutul mărit de debit de gaz corespunde cu conţinutul micşorat al gazelor de

eşapament şi cu conţinutul micşorat de oxigen, valorile cărora corespund cu o sarcină mărită de

ardere. Excesul de aer este menţionat în tabelul pentru referinţe. Conţinutul de oxigen în gazele

de ardere este o valoare măsurată. Excesul de aer se calculează reieşind din compoziţia de bază a

combustibilului şi valoarea măsurată a oxigenului.

Tabela 5: Verificarea parametrilor debitului de gaz

(Sursa: US DOE ITP Steam BestPractices End User Training Program)

Typical Flue Gas Oxygen Content Control Parameters

Fuel

Automatic Control Positioning Control Automatic Control Positioning Control

Flue Gas O2

Content Flue Gas O2

Content Excess Air Excess Air

Min. Max. Min. Max. Min. Max. Min. Max.

[%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]

Natural Gas 1.5 3.0 3.0 7.0 9 18 18 55

Numb. 2 Fuel Oil 2.0 3.0 3.0 7.0 11 18 18 55

Numb. 6 Fuel Oil 2.5 3.5 3.5 8.0 14 21 21 65

Pulverized Coal 2.5 4.0 4.0 7.0 14 25 25 50

Stoker Coal 3.5 5.0 5.0 8.0 20 32 32 65

Typical Flue Gas Oxygen Content Control Parameters

Fuel

Automatic Control Positioning Control Automatic Control Positioning Control

Flue Gas O2

Content Flue Gas O2

Content Excess Air Excess Air

Min. Max. Min. Max. Min. Max. Min. Max.

[%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]

Natural Gas 1.5 3.0 3.0 7.0 9 18 18 55

Numb. 2 Fuel Oil 2.0 3.0 3.0 7.0 11 18 18 55

Numb. 6 Fuel Oil 2.5 3.5 3.5 8.0 14 21 21 65

Pulverized Coal 2.5 4.0 4.0 7.0 14 25 25 50

Stoker Coal 3.5 5.0 5.0 8.0 20 32 32 65



În scopul de a estima beneficiul potential de a minimiza aerul în exces va fi necesar să se

evalueze costurile totale de funcţionare a cazanelor şi de eficienţă curentă şi eficienţa nouă a

cazanului de operare.Ecuaţia de mai jos oferă posibilitatea de a calcula economiile de cost pentru

oportunitatea de economii de energie.

new

currentboilerK

1

unde σ economiile de cost al combustibilului, Kboiler costul curent al cazanului de operare, ηcurrent

şi ηnew reprezintă randamentul curent şi respectiv nou format al sistemului de operare.

Exemplu

Parametrii cazanului de operare a gazului ars sunt luaţi la 20 Tph respectiv este poziţionat un

regulator ce periodic îşi schimbă poziţia. Estimarea anuală a costurilor de energie posibilitatea de

economii pentru implementarea unui regulator de oxigen automat pentru gestionarea excesul de

aer din cazan. Neglijează pierderile de pe suprafaţa cazanului şi cele de purjare pentru calculul

randamentului cazanului.

Căldura superioară de ardere a combustibilului = 54,220 kJ/kg (40,144 kJ/m³)

Furnizarea de combustibil = 1,693 m³/hr (28 m³/min)



Oxigenul debitului de gaz: 5%

Analiza gazelor neglijabile din coş


Costul de operare al cazanului a fost calculată în secţiunea anterioară, după cum urmează:

yrK

hrK

boiler

boiler

/680,830,14$760,80.1693,1

/693,1$0.1693,1

Pierderea curentă prin coş a fost calculată de către DOE SUA Monitorul pierderii prin coş

SSAT şi este de 18,3% pentru 5% de oxigenul din gazul de ardere, pentu o temperatură de 200 °

C, în coş şi 20 ° C cea a mediului. Prin urmare, eficienţa curentă a cazanului, ηcurrent este de

81,7%.

Din tabelul 5, se poate observa că controlul automat ajustabil de oxigen de către regulatoare

poate modifica valoarea fluxului de oxigen în gazele de ardere cu 3%. Presupunând că

temperatura în coş nu se schimba, pierderea nouă în coş devine de 17,4%. Prin urmare, eficienţa

nouă a cazanului, ηnew este de 82,6%.

Economiile de cost de energie pentru reducerea la minimum a excesului de aer pune aplicare un

sistem automat de control de ajustare a oxigenului şi se calculează după cum urmează:

yr

K

ExcessAir

ExcessAir

new

currentboilerExcessAir

/ 593,161$

6.82

7.811680,830,14

1



5.3.2 Echipamente de recuperare a căldurii de ardere

Exista trei tipuri principale de echipamente de recuperare a căldurii de ardere care se găsesc în

cazane industriale. Acestea sunt:

○ Economizoare pentru apa de alimentare

○ Preîncălzitor de aer

○ Economizoare cu condensat

Tipurile de echipamente de recuperare a căldurii din cazanele industriale, depind foarte mult de

combustibilul utilizat şi de proiectarae cazanului corespunzător. Aproape toate cazanele

industriale au (sau ar trebui) să aibă economizoare pentru apa de alimentare. Cele mai multe

cazane pe combustibil solid şi celelate cazane trebuie să aibă un conţinut de umiditate

semnificativă şi respectiv preîncălzitor de aer. Un număr semnificativ de cazane industriale si

cazane de la centralele electrice vor avea atât economizoare ale apei de alimentare cît şi de

încălzitoare de aer. Cazanele de ardere şi combustibilii de ardere (gaze naturale, metan,

motorina, etc) pot beneficia de economizoare cu condensat, în funcţie de cerinţele generale de

sistem.

5.3.2.1 Apa de alimentare din economizor

State-of-the-art heat exchanger design and material technologies allow for minimal flue gas side

pressure drop and very good temperature approaches to maximize the heat recovery with

minimal heat transfer area. Additionally, feedwater economizers are compact and typically do

not present any major “real-estate” or size constraints.

Un economizor de apa de alimentare este un schimbător de căldură instalat pentru a transfera

energia termică de la gazele de ardere la apa de alimentare din cazan. Aceasta este cea mai

comuna metodă de recuperare utilizată pentru cazane. Chiar daca în construcţia-cazanului nu

este un economizor de apa de alimentare, ar fi destul de eficient de a instala un model de

economizor în coşul cazanului existent. Construcţia schimbătorului de căldură şi tehnologiilor

materiale permit minimizarea arderii de gaz la o cădere de presiune şi datorită temperaturii,

maximizarea recuperării de căldură cu suprafaţă minimă de transfer de căldură. În plus,

economizoarele apei de alimentare sunt compacte si de obicei nu prezintă nici o importanţă

majoră sau mărimi impunătoare.

5.3.2.2 Preîncălzitor de aer

Un preîncălzitor de aer de combustie încălzeşte aerul de combustie prin transferul de energie din

gazele de ardere în coş.Schimbul de căldură este identic ca şi în cazul economizorului apei de

alimentare, cu excepţia că în loc de apa de alimentare este aer de combustie ce este

încălzit.Rezultatul net este o reducere a consumului de combustibil şi, prin urmare, o creştere a

eficienţei cazanului.

Datorită transferului de căldură –de la aer- la aer, preîncălzitoarele de aer sunt de obicei mari şi

au nevoie de o cădere de presiune mult mai mare în comparaţie cu ele. Cele mai multe cazane

industriale, cu o preîncălzitoare de aer vor avea un ventilator indus de un proiect, de asemenea,

pentru a depăşi această scădere semnificativă de presiune şi de a evita o revenire a presiunii în

camera de ardere.



Este necesar, de asemenea, de a evita a ajunge la o temperatura de evacuare a gazelor de ardere

sub punctul de roua. Această limită de temperatură minimă depinde de conţinutul de sulf în

combustibil. Condensatul în coş (sau a gazelor de ardere) ar forma acidul sulfuric, care este

foarte coroziv şi ar duce la o deteriorare mai mică de metal şi fiabilitatea de funcţionare a

cazanului. În plus faţă de acidul sulfuric, reducerea în continuare a temperaturii gazelor de coş ar

duce la formarea de acid carbonic. Aceasta nu este o preocupare majoră pentru durate scurte,

deoarece acidul carbonic este un acid slab, dar în timp va deveni cu siguranţă o problemă de

funcţionare în cazul în metalurgie nu este configurată corect pentru condensarea gazelor în coş.

5.3.2.3 Economizoare de condensare

De obicei, vapori de apă, sunt un produs de ardere , ce rămâne în stare gazoasă şi iese din coş. Cu

toate acestea, aceşti vapori de apă conţin o cantitate semnificativă de energie care poate fi

recuperată în cazul în care acest lucru este permis de vaporii de apă să se condenseze. Nu sunt

disponibil în comerţ echipamente de recuperare a căldurii, care sunt special concepute pentru

combustibilii de ardere (gaz natural, gaz metan, propan, # 2 combustibil lichid, etc), pentru a

recupera acestă căldura latentă de vapori de apă din gazele de ardere. Aceste unităţi sunt de

obicei denumite economizoare de condensat.

În funcţie de combustibil, economizoarele de condensat pot îmbunătăţi eficienţa cazanului cu

mai mult de 10%. Pentru a realiza condensarea aburul din gazele de ardere, temperatura gazelor

de ardere ar trebui să fie mai jos de punctul de roua. Aceasta este de obicei de 60 ° C, pentru

arderea gazelor naturale şi ca temperatura gazelor de ardere să se micşoreze şi mai mult apa se

condenseaza pentru a permite recuperarea căldurii.

Este necesar de constatat, că punctul de roua controlează procesul de condensare, în gazele de

ardere, ar trebui să existe o temperatură scăzută de căldură în instalaţie. Economizoarele de

condensare pot recupera o cantitate mare de căldură, dar la un grad foarte scăzut. Aplicaţiile în

industrie, ce necesită o temperatură joasă de încălzire, cum ar fi instalaţiile de prelucrare a

produselor alimentare, centralele de abur cu 100%, apa de ridicare, textile, centrale sau de

termoficare, etc au de obicei în sarcina sa economizoarele de condensat.

Pentru evaluarea economizoarelor de condensare se va necesita de obicei o presiune parţială pe

bază de un model de ardere şi nu este un domeniul de aplicare al acestui manual de instruire. Cu

toate acestea, producătorii de economizoare de condensat şi de manuale pot oferi grafice de

recuperare a căldurii, care sunt elaborate pentru combustibilii specifici de ardere.

Exemplu

Pentru un cazan de operare cu arderea gazului la parametrii de 20 Tph se practică utilizarea

economizoarelor cu apa de alimentare însă datorită întreţinerii nu se mai practică Acesta a fost

câţiva ani în urmă şi în prezent, centrala funcţionează fără economizor pentru apa de alimentare.

Estimarea anuală a costurilor de energie, posibilitatea de economii pentru re-instalarea unui

economizor de apa de alimentare pentru cazan. Sunt neglijate pierderile prin suprafaţa cazanului

şi de purjare pentru calculul randamentului cazanului sunt utilizaţi parametri:

Căldura superioară de ardere = 54,220 kJ/kg (40,144 kJ/m³)

Combustibilul furnizat = 1,693 m³/hr (28 m³/min)





Oxigenul din gazul de ardere: 5%

Analiza gazelor din coş neglijează unii combustibili


Costul cazanului de operare a fost calculată în secţiunea anterioară, după cum urmează:

yrK

hrK

boiler

boiler

/680,830,14$760,80.1693,1

/693,1$0.1693,1

Pierderilde curente în coş au fost calculate de către US DOE SSAT Monitorizarea pierderilor în

coş şi constituie 18.3% pentru 5% oxigenul gazului de ardere, 200°C temperatura din coş şi 20°C

temperatura mediului. Prin urmare, randamentul curent al cazanului, ηcurrent este 81.7%.

Bazîndu-ne pe condiţiile operaţiunilor precedente (pe construcţie), datorită economizorului apei

de alimentare , temperatura în coş este ~160°C. Utilizînd Monitorizarea pierderilor de staţionare

în coş, după cum este prezentat în Figura 14, pierderile noi de staţionare constituie 16.3%. Prin

umare, randamentul nou al cazanului constituie, ηnew is 83.7%.

Figura 44: Exemplu de calcul a pierderilor în coş cu cazan operativ cu economizor cu apă

de alimentare

Economiile de cost al combustibilului după instalarea unui economizor de apa de alimentare se

calculează după cum urmează:

yr

K

ExcessAir

ExcessAir

new

currentboilerExcessAir

/ 375,354$

7.83

7.811680,830,14

1

5.3.3 Suprafeţele de transfer de căldură în cazan

Suprafeţele de căldură sunt tot timpul acoperite cu impurităţi. De acea pe suprafeţele de transfer

de căldură se formează o rezistenţă suplimentară la transferul de căldură, ceea ce duce la

Stack Gas Temperature (°F) 160 °C

Ambient Temperature (°F) 20 °C

Stack Gas Oxygen Content (%) 5 %

Note: Stack gas oxygen content is expressed on a molar or volumetric basis

Natural Gas 16.3 %

Input Data

Stack Temperature - Ambient Temperature = 140°C

Results

Estimated Stack Losses for each of the default fuels are as follows:



temperaturi şi mai mari la în coşul de consum. Cum sa observat în capitolele anterioare, acest

lucru duce la un randament mai mic, deoarece o cantitate semnificativă de energie este lăsat să

iasă prin coş cu gazele de ardere . Prin urmare, trebuie să existe o procedură de menţinere

preventivă care are ca scop curăţarea periodică a suprafeţelor de transfer de căldură în cazan.

Acoperirea suprafeţei de transfer cu impurităţi în mare parte depinde de combustibilul utilizat şi

cu cît combustibilul are mai puţine impurităţi sau acesta este găzos, procesul de ardere poate

avea loc fără impurităţi sau cu o cantitate neînsemnată a acestora. Cînd sunt utilizţi combustibili

lichizi grei sau combustibili solizi (cărbune, lemn, , etc) , se formează o cantitate însemnată de

cenuşă şi de funingine pe suprafeţele conductelor. Acest lucru trebuie de evitat prin utilizarea

unui sistem eficient de suflare a funiginii. Suflarea impurităţilor de funigină reprezintă nişte

lance prevăzute cu ajutaje care folosesc aburul la presiune înaltă sau aerul comprimat pentru a

distruge funinginea formarea pe tuburi. Cazane industriale cu suflare de funingine au o anumită

durata de tratare a impurităţilor periodic în diferite secţii sau zone ale tuburilor termice. Este

foarte important să se asigure că acest sistem funcţionează corect. Impurităţilor de ardere direct

vor influienţa temperatura gazelor de ardere evacuate la ieşire din coş şi respectiv va furniza

informaţii utile ce ţin de performanţa eficientă a sistemului de suflare a funinginii.

Impurizarea suprafeţelor de transfer de căldură este controlată de apa chimia din cazan şi este

diect proporţională cu presiunea din cazan, cu calitatea apei de alimentare şi deasemenea cu rata

de purjare. Impurizarea suprafeţelor repretintă o treaptă , pe suprafeţele de pe tuburi care duce la

o rezistenta sporita de transfer de căldură. Această treaptă trebuie să fie eliminate chimic sau

mecanic atunci când cazanul este închis. Treapta conduce la majorarea de temperatură pe

peretele tubului şi, eventual, la o defalcare a tuburilor termice. Prin urmare, impurizarea

suprafeţelor are un impact direct asupra fiabilităţii operaţiunilor în cazane, precum şi asupra

eficienţei cazanului de ansamblu. Este foarte important de a efectua verificări pe tuburile din

cazane pe parcursul opririi anuale şi periodic să se verifice tuburile termice.

Energy savings calculations using the stack loss calculator can be performed for justifying

cleaning of boiler heat transfer surfaces.

5.3.4 Imbunătăţirea tratării apei

În general, calitatea apei de alimentare este ulterior dependentă de apa de ados. Condensatul

reprezintă de obicei cea mai curată apă din sistemul de abur. Apa de adaos trebuie să fie

verificată înainte de a se adaugă în sistem. Îmbunătăţirea tratării apei de adaos poate fi ca rezultat

al îmbunătăţirii calităţii apei de adaos.

Apa de adaos din cazan trebuie să fie tratată în mod corespunzător pe baza cerinţelor de apă

chimiă pentru ca operaţiunile în cazane să fie efective. Managementul de purjare depinde în

mare parte de doi factori: de presiunea din cazanul de operare şi de tratare chimică a apei.

Asigurarea unei calitatăţi înalte a apei de adaos disponibile va duce la reducea cantităţii de

purjare. Reducerea valoarii de purjare conduce la o reducere proporţională a energiei termice din

fluxul de purjare. Cu toate acestea, ar putea exista un cost semnificativ pentru a îmbunătăţi

tratarea apei, dacă este nevoie de o infrastructură suplimentară şi punerea în aplicare a activelor

de capital, cum ar fi un sistem de demineralizare sau un sistem inversat de osmoza . În cele mai



multe sisteme de cazane industriale, va exista un chimist al apei (sau un antreprenor), care va fi

responsabil pentru mentinerea apei chimice cazan. Este cel mai efectiv de a lucra chimişti pentru

a asigura calitatea optimă a apei tratate chimic necesară pentru funcţionare. Îmbunătăţirile

comune a calităţii de tratare a apei include schimbarea ciclului de natriu pentru demineralizare

sau pentru inversarea condiţiilor de osmoza.

5.3.5 Instalarea unui regulator de purjare în cazan

Există două tipuri de purjare, care sunt efectuate pe sisteme de cazane industriale: purjare de

suprafaţă şi purjare inferioară (rezervor de deşeuri). Purjare de suprafaţă poate fi continuă sau

periodică. Purjare inferioară este întotdeauna periodică şi execută o mişcare pentru a îndepărta

impurităţile greu decontate. Această oportunitate de optimizare se aplică numai la purjarea de

suprafaţă şi mai specific, la purjarea executată manual. Sarcina cazanelor variază în funcţie de

timp, şi în mod ideal, rata debitului de purjare trebuie să se schimbe, pentru a menţine apa

chimică din cazan. De cele mai multe ori intervalul de control (de obicei, de conductibilitate sau

TDS), pentru a apa din cazan va fi stabilită de către chimistul de apă şi de către operatorii de

centralacare vor verifca apa periodic pentru a se asigura că parametrii de control a apei în cazane

sunt bine stabiliţi.

De cele mai multe ori, controlul manual de purjare duce la purjare excesivă şi aceasta duce la o

pierdere mare de energie. Dar, uneori, purjarea manuală poate fi, de asemenea, insuficientă şi

poate duce la un control minimizat a apei chimice din cazan ceea ce poate duce la probleme cu

operaţiunile de încredere în cazane. Instalarea unui regulator automat de purjare permite

obţinerea uunui volum minim şi exact de purjare, ce este necesar pentru operaţiunile de

încredere din cazane, astfel, reducerea pierderilor inutile de energie. Un sistem automat de

regulare a procesului de purjare monitorizează conductivitatea continuă apei din cazan, într-un

timp real, şi verifică ajustarea sau cu ajutorul unei supape ON / OFF pentru a menţinerea

volumului necesar de purjare. Acest lucru este arătat în figura 15 de mai jos.

Figura 55: Regulator automat de purjare




Energia primară şi economii de costuri rezulate în urma instalării unui regulator automat de

purjare (şi / sau de îmbunătăţire tratării apei) poate fi calculat după cum urmează:

TkHHV

QK

hhmmQ

fuel

fuelboiler

savingsbd

savingsbd

makeupblowdownnewblowdowncurrentblowdownsavingsbd

_

_

___

unde mblowdown_current şi mblowdown_new sunt valorile calculate pentru debitul de abur şi valoarea

procentuală de purjare, T este durata de timp utilizată pentru calculul economiilor. Penrtu o

analiză mai detaliată, a Sistemului model US DOE SSAT necesar.

5.3.6 Recuperarea energiei în urma procesului de purjare

Recuperare căldurii poate avea loc în două moduri, astfel încît toată energia pierdută în urma

procesului depurjare să poată fi recuperată folosind o combinaţie a două metodologii:

○ Recuperarea aburului

○ Preîncălzirea apei de adaos

Fluxul de purjare de înaltă presiune se localizează într-un vas sub presiune (recipient reductor)

care funcţionează sub o presiune scăzută (de obicei, diferit de presiunea din dezaerator). O parte

din lichid se aprinde intermitent pentru purjarea de abur la o presiune mai mica. Acest abur este

curat si poate alimenta colectorul de abur sau poate fi direcţionat în sistemul de încălzire a apei

de alimentare şi direcţionat spre degazorur. Lichidul care rămâne în rezervorul de ardere este la o

temperatură de saturatie (> 100 ° C) şi poate fi utilizat la preîncălzirea apei de adaos în

schimbătorul de căldură. Apa rezultată în urma procesului de purjare este în cele din urmă

evacuată din sistem, la o temperatură foarte aproape de cea a apei de adaos (sau a mediului).

Pierderile de purjare pot fi practic eliminate foarte simplu, cu ajutorul uinui echipament robust.

Figura 16 oferă o schemă a sistemului de purjare de recuperare a energiei.

Figura 16: Recuperarea energiei din purjare




Economiile de energie şi de costuri posibile rezultate din recuperarea aburului si a apei de adaos

preîncălzită a fost calculată în capitolul “Pierderi de purjare”. Deşi calculele au fost prezentate

manual, un model al sistemului de abur, cum ar fi DOE SUA SSAT, este de obicei necesară

pentru a prezice cu exactitate care sunt economiile de energie.

Din punct de vedere al perspectivei echipamentului, recipientul reductor este o unitate foarte

simplă si poate fi procurată foarte ieftin. Cu toate acestea, schimbătorul de căldură trebuie să fie

selectat cu atenţie. Schimbătorul de căldură aplicat în acest serviciu trebuie să fie curăţat,

deoarece fluxul de purjare poate impurizat suprafata de schimb de căldură. Două tipuri de

schimbătoare de căldură pot fi utilizate:

○ Schimbător de căldură cu tuburi şi suprafeţe cu proces de purjare în tub

○ Schimbător de căldură cu placă şi turn de extracţie

5.3.7 Modernizarea/Restaurarea rezistenţei cazanului

Izolarea şi rezistenţa (refractarea) cazanului reprezintă un scopul major pentru protejarea

personalului din centrale în condiţii de siguranţă şi, de asemenea, reducerea pierderilor prin

suprafaţa cazanului prin radiatie si convectie. Suprafeţele externe ca urmare a condiţiilor

ambientale sau a daunelor operaţionale ar putea avea nevoie periodic de reparaţii. În plus, în

timpul inspecţiilor anuale refractarea ar trebui să fie inspectaăe pentru defecţiuni sau fisuri. Ar

putea fi un ciclu termic care ar putea duce la o minimizare a rezistenâei. Această oportunitate se

încadrează în practicile eficiente de întreţinere predictivă şi preventivă pentru operaţiunile fiabile

ale sistemului de abur. Personalul centralelor ar trebui să folosească un aparat de fotografiat

infra-roşu termic şi să caută punctele fierbinţi (temperaturi> 70 ° C) şi să compare aceste

imagini-a lungul timpului pentru a vedea dacă este necesară repararea.

5.3.8 Reducerea Numărului de cazane de operare

Pierderile prin suprafaţacazanului sunt de obicei mici (ca mărime), comparativ cu alte pierderi

ale cazanelor industriale. Dar ele pot prezenta date semnificative, atunci când există mai multe

cazane de operare. Aceste pierderi pot deveni, de asemenea, excesiv în cazul în care un cazan (e)

sunt doar pe "regim de asteptare". De obicei, cele mai multe centrale industriale vor funcţiona, cu

cel puţin un "n +1", ceea ce înseamnă că nu există un surplus disponibil cel puţin pentru un cazan

suplimentar ce produce abur (sau în regim de aşteptare), decât ceea ce este necesar pentru a

furniza cererea totală de aburi către centrală. Acest lucru se face în principal pentru a creşte

fiabilitatea de operaţiuni şi să se asigure că producţia nu se afectată din cauza condiţiile de

refulare.

De obicei, oportunităţile de economisire şi de optimizare a sistemului de abur într-o instalaţie

nu poate conduce la deconectarea unui cazan de operare, dar în acest caz trebuie să fie investigat

de fiecare dată când apare o cerere adăugătoare de aburi. Pot exista oportunităţi bazate pe cicluri

de producţie, de sezon, de zilele de odihnă / timpul săptămânii şi operaţiuni de vacanţă,

operaţiuni zi / noapte care de asemenea pot influienţa număr cazane care funcţionează într-o

instalaţie industrială. Cel mai adesea, această oportunitate este neglijată, datorită complexităţii

sale de a adăuga operaţiuni de pornire şi oprire a unui cazan şi respectiv necesarul de tip. Aceasta

poate fi o problemă pentru cazanele mari pe combustibil solid şi lichid, dar pentru cazanele mici,



în special care funcţionează cu gaz natural, gaz metan, etc, ar trebui să aibă untimp de pornire

mult mai rapid.

Atunci când analiza acest lucru drept un potenţial de strategie optimizată, o analiză riguroasă a

riscurilor ar trebui să fie făcut pentru a identifica eventualele probleme majore care ar putea

rezulta în final o scădere a producţiei de abur, pentru o perioadă finită de timp.

Această analiză a riscurilor ar trebui, de asemenea, să includă potenţialele cheltuieli şi daune

posibil a fi produse. În plus, costul de control suplimentar sau instrumentele de prevenire

(alarme, semnale de temperatură, semnale de presiune), ar trebui să fie luate în considerare la

punerea în aplicare a acestei strategii de optimizare.

5.3.9 Analiza de substituire a combustibilului

Alegerea de combustibil poate oferi o reducere semnificativă de costuri de exploatare datorită

diferenţelor dintre costurile de energie şi eficienţei cazanului. În general eficienţei consumului de

combustibil reprezintă un factor de influenţează atunci când schimbăm combustibilul.

Uneori, costurile de energie şi cheltuielile de întreţinere pot fi compensate, dar acest lucru nu va

fi evident cu excepţia cazului suplimentarar oportunităţii de optimizare. În plus, problemele de

mediu poate deveni o preocupare semnificativă asociată cu alegerea combustibilului. Fiecare

cerere va necesita o evaluare independentă. Procesul de substituire a combustibilului nu implică

în mod necesar înlocuirea completă a combustibilului. Centralele industriale de producere a

aburului pot avea mai multe cazane de operare şi de semenea este posibil aplicarea posibilităţii

de substituire a combustibilului, care implică:

○ Oprirea unui cazan care funcţionează cu un anumit tip de combustibil

○ Reducerea producţiei de abur la cazanul de tip A ce funcţionează cu combustibil 1 şi

respectiv creşterea producţiei de abur la cazanul de tip B, ce funcţionează cu combustibil 2

○ Dual or multi-fuel firing of any boiler and changing the ratios of the fuels firing the boiler

Utilizarea în cazan a două sau mai multe tipuri de combustibil şi schimbarea raporturilor de

combustibili de ardere în cazanului

Economiile de cost obţinute prin schimbarea de combustibil poate fi calculat după cum urmează:

Tkk

hhm

CostOperatingNewCostOperatingCurrent

boiler

fuel

boiler

fuel

feedwatersteamsteamsavingsFuelSwitch

savingsFuelSwitch

2_

2_

1_

1_

_

_

unde kfuel_1 şi ηboiler_1 sunt costul curent al combustibilului şi randamentul cazanului, respectiv

kfuel_2 şi ηboiler_2 sunt valoareacostului nou format şi respectiv randamentul cazanului.

Valoarea fluxului nou de abur format în urma înlocuirii combustibilului este dată de msteam şi T

reprezintă perioada de timp evaluată pentru procesul de înlocuire.



Exemplu

Economiile de cost estimate anual rezultate în urma înlocuirii combustibilului sunt determinate

pentru 1 Tph de abur obţinut din ardere, la trecerea de la gazul natural (kfuel_1 = $25 per GJ;

ηboiler_1 = 80%) la combustibil lichid greu (kfuel_2 = $18 per GJ; ηboiler_2 = 84%). Valorile

entalpiilor aburului şi apei de alimentare sunt obţinute anterior şi respectiv prezentate mai jos:

hsteam = 3,181 kJ/kg

hfeedwater = 463.5 kJ/kg

Economiile de cost obţinute prin substituirea de combustibil poate fi calculat după cum urmează:

yr / 000,234 $

760,810

1

84.0

18

80.0

25 5.463181,3000,1

_

6_

2_

2_

1_

1_

_

savingsFuelSwitch

savingsFuelSwitch

boiler

fuel

boiler

fuel

feedwatersteamsteamsavingsFuelSwitch Tkk

hhm

5.3.10 Optimizarea operaţiunilor de funcţionare a degazorului

Într-un sistem de abur industrial degazorul îndeplineşte mai multe funcţii.Acestea sunt:

○ Degazarea sau eliminarea din apa de alimentare a oxigenului dizolvat (funcţia de bază)

○ Preîncălzirea apei de adaos

○ Poate servi drept rezervor pentru amestecul de condensat returnat şi apă de adaos ○ Poate servi drept rezervor de stocare a apei de alimentare şi furnizor către pompa de alimentare

Degazorul funcţionează la o presiune fixă prestabilită. Această presiune este dictată de

construcţia dezaeratorului. Funcţia principală a dezaerator - eliminarea oxigenului dizolvat din

apa – ce necesită o acţiune de separare. Acţiune de separare provine din parea aburului. În plus,

apa de adaos a aburului prîncălzit care reduce solubilitatea oxigenului în apa dizolvată, duce la

îmbunătăţirea procesului de separare. Dezaerator necesită o injecţie directă de abur viu.

Cantitatea de abur utilizată depinde de:

○ Presiunea degazorului

○ Cantitatea de condensat returnat şi a apei de adaos

○ Temperature of condensate returned

○ Temperatura apei de adaos

○ Rata de ventilaţie a degazorului

Deoarece presiunea în dezaerator este mărită, este nevoie de mai mult abur şi de o cantitate mai

mare de abur degajată în aer (din spre ventilatoare). Cu toate acestea, în cazul în care temperatura

condensatului returnat este mai mare sau în cazul în care există o cerere de recuperare a

degajărilor de căldură care preîncălzesc apa de adaos, un dezaerator, poate să funcţioneze benefic

la o presiune mai mare. Operaţiunea de mărire a presiunii va necesita, de asemenea, o

dimensiune mai mică a dezaeratouluir pentru sarcina aceiaşi sarcină de abur. Au existat mai

multe cazuri în care procesele su modificat cu timpul sau au fost modificate în instalaţiile



industriale. Aceasta, la rândul său, poate modifica valoarea de condensat returnat, temperatura a

condensatului si preîncălzirea apei de adaos.

Prin urmare, este foarte important de a evalua operaţiunile de bază a dezaeratorului şi să se

asigure că acesta funcţionează la presiunea cît mai mică posibil şi respectiv deaerating la o

eficienţă maximă posibilă.

În plus, reducerea presiunii în dezaerator va reduce temperatura de intrare a apei de alimentare

pînă la temperatura apei de alimentare din economizor şi acest lucru poate ajuta la reducerea

temperaturii în coş care poate duce la o eficienţă mai mare a cazanului. Însă trebuie de luat în

consideraţie că micşorarea temperaturii apei de alimentare nu reduce temperatura din coş mai jos

de punctul de roua .

Pentru această oportunitate de optimizare pentru calcularea energiei şi a economiilor de cost va

fi nevoie de un model de sistem detaliat, cum ar fi DOE SUA SSAT.

Deoarece presiunea în dezaerator este mărită, este nevoie de mai mult abur şi de o cantitate mai

mare de abur degajată în aer (din spre ventilatoare). Cu toate acestea, în cazul în care temperatura

condensatului returnat este mai mare sau în cazul în care există o cerere de recuperare a

degajărilor de căldură care preîncălzesc apa de adaos, un dezaerator, poate să funcţioneze benefic

la o presiune mai mare. Operaţiunea de mărire a presiunii va necesita, de asemenea, o

dimensiune mai mică a dezaeratouluir pentru sarcina aceiaşi sarcină de abur. Au existat mai

multe cazuri în care procesele su modificat cu timpul sau au fost modificate în instalaţiile

industriale. Aceasta, la rândul său, poate modifica valoarea de condensat returnat, temperatura a

condensatului si preîncălzirea apei de adaos.



6. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A DISTRIBUŢIEI DE ABUR

Acest capitol se concentrează pe zona de distribuţie a aburului şi a posibilităţilor de optimizare şi

de asemenea cele mai efective exemple într-un sistem de abur industrial.

6.1 Prezentarea generală

Suprafaţa de distribuţie a aburului este zonă foarte important, deoarece acesta serveşte drept

canal pentru trecerea aburului din zona de producere în zona finală de utilizare. Unele sisteme

industriale de abur sunt foarte mici şi nu dispun de o reţea de distribuţie a aburului. Dar, în

majoritatea centralelor industriale, aburul este distribuit pe o reţea largă de colectori. Aburul este

generat la o presiune mare şi apoi presiunea poate fi redusă pentru a atenua diferite presiuni din

colector. Mod mod alternativ, uneori, poate exista doar un singur colector aburul în mod

obligatoriu îşi minimizează presiunea, pentru fiecare punct de utilizare. Trebuie de menţionat că

nu este nevoie de nici un dispozitiv mecanic (compresor, pompa, etc), pentru distribuiaburul

către colector. Presiunea aburului serveşte drept forţă motrice pentru a distribui abururulacolo

unde este necesar.

The main components of a steam distribution system include:

○ Conducte de abur & accesorii

○ Staţii de reducere a presiunii

○ Supape

○ Izolaţie

○ Supape de siguranşă

○ Captarea condensatului

○ Instrumete(Presiune, Temperatură, debit)

Din punct de vedere al perspectivei unui proces, este extrem de important să se asigure că

procesul nu numai primeşte cantitatea necesară de abur, dar, de asemenea, să fie respectaţi toţi

parametri, specificaţiile de temperatură şi presiune în conformitate cu procesul dat. Trebuie de

remarcat faptul că cerinţele de proces şi utilizările finale se pot modifica în timp, dar sistemul de

distribuţie nu poate fi modificat. Prin urmare, este foarte important să se concentreze, evalueze

şi optimizeze sistemului de distribuţie pe un model standard de distribuţie. Acest lucru este

esenţial pentru operaţiunile de sistem de bază. Deşi zona de producere poate să optimizeze şi

poate produce aburul necesar procesului, din cauza unor probleme în sistemul de distribuţie ar

putea exista diverse probleme pentru zonele de procesare, cum ar fi:

○ Lipsa de presiune a aburuluie necesar colectorului pentru utilizatorii final

○ Cantitatea insuficientă de abur necesar colectorului pentru utilizatorii final

○ Probleme de calitate a aburului (umeditatea aburului la intrare în proces)

○ Ciocan de apă în colectoare

Intenţia de evaluare a sistemului de distribuţie a aburului pe o bază standard, tinde mereu spre

optimizarea sistemului printr-un operaţiuni de încredere (de la utilizatorii finali) şi pentru a

identifica oportunităţile de economisire a energiei pentru un ansamblu de sisteme de abur.



6.2 Oportunităţi de Optimizare a Distributţiei aburului & Exemple practice

Optimizarea sistemului de distribuţie a aburului într-o instalaţie industrială poate fi concentra pe

diverse domenii. Aceste zone sunt fundamentale în domeniul de management energetic şi, în

general, duc la economii atractive şi oportunităţi de economisire, atunci când sunt identificate.

Aceste domenii sunt, de asemenea, esenţiale pentru funcţionarea în continuă eficienţă şi a

oricărui sistem de abur.

Există diverse oportunităţi de optimizare a distribuţiei aburului dintre care cele frecvente includ:

○ Repararea scurgerilor de abur

○ Minimizarea aburului ventilat

○ Asiguraţi-vă că sistemul de conducte de abur,supape, rezervoarele şi recipientele sunt bine

izolate

○ Izolarea aburuluide la liniile neutilizabile

○ Minimizarea curgerii prin staţiile de reducere a presiunii

○ Reduce pressure drop in headers

○ Drain condensate from steam headers

6.2.1 Identificarea scurgerilor de abur

Aburul reprezintă este o necesitate scumpă de utilizare pentru care pierderile economice sunt

extrem de semnificative ce pot duce la pierderea aburului din sistem, prin scurgeri de informaţii.

Scurgerile de aburi apar peste tot, dar de cele mai multe ori apar în:

○ Îmbinare de flanşe şi accesorii

○ Accesorii pentru conducte

○ Supape, abur şi ambalaje

○ Captator de abur

○ Construcţia supapelor

○ Conducte deteriorate

Scurgerile de aburi prin conductele deteriorate poate fi o sursă majoră de pierderi de abur într-o

instalaţie industrială. Cu toate acestea, aceasta prezintă de obicei, o "problemă de siguranţă", mai

ales dacă acestea sunt în imediata apropiere a personalului de centrale în zonele frecvent

utilizate. Dar aceste scurgeri de abur, care se află în locuri îndepărtate, cum ar fi suportul de

conducte nu este observat şi poate să rămână acolo pentru totdeauna.

Eşecurile captatoarelor de abur, de asemenea, reprezintă în mare parte o scurgere esenţială într-o

instalaţie industrială şi aspectele detaliate vor fi studiate în capitolul privind "recuperarea

condensatului", în continuare în acest manual. În general, eşecurile captatoarelor de abur sunt

mai greu de observat decât eşecurile prin ţevi, în special în sisteme de condensat închise.

Un program continuu de întreţinere bazat pe găsirea şi eliminarea scurgerilor de abur este

esenţială pentru funcţionarea eficientă a unui sistem de abur. De cele mai multe ori, astfel de

programe de întreţinere sunt puse în discuţie în instalaţiile industrială în ceea ce priveşte

impactul lor în ansamblu asupra costurilor-eficienţă şi a operaţiunilor date. Dar s-a fost observat

în toate cazurile în care au un program de management de abur de depistare a scurgerilor poate fi

foarte benefic, atât economic, cât şi dintr-o perspectivă de încredere a operaţiunii pentru o

anumită instalaţie industrială.



De obicei, a determina pierderile de abur, printr-o scurgere este dificil aceasta poate fi posibil

doar dacă o procedură corectă este urmată. Cu toate acestea, este necesar de a planifica strategia

de reparaţii printr-un ordin administrativ. Mai multe metode teoretice şi empirice au fost

dezvoltate pentru a oferi o estimare brută a pierderii de abur, însă nu se limitează la:

○ Modelul US DOE SSAT

○ Măsurători exacte a coloanei de fum

○ Ecuaţia de curgere prin conducte

○ Măsurători în domeniul conductelor Pitot tube measurement in the field

○ Tehnici cu ultrasunet cu protocoale de la producător

○ Metodologiile balanţei de energie şi a masei termodinamice

Figura 17 arată fluxul aproximatic de scurgere a aburului printr-un orificiu ascuţit pentru o

presiune dată şi o anumită mărime de orificiu.

Figura 17: Rata de scurgere a aburului printr-un orificiu

Figura 17 a fost realizată după ecuaţia de curgere printru.un orificiu îngust a lui Napier. Această

ecuaţie este dupăcum urmează:

steamorificesteam PAm 695.0

undee msteam este debitul scurs de abur (in kg/hr), Aorifice este suprafaţaorificiului prin care curge

debitul de abur (in mm2) and Psteam este presiunea colectorului (în bari). Este necesar de notat că

relaţia dată este valabilă dar la respectarea condiţiilor de curgere printr-un orificiu îngust atunci

cînd presiunea externă este mai mică de 0.51 ori decît presiunea în colector.

Exemplu

La scurgerea de abur printr-un orificiu de ~4 mm presiunea este de 2 bari în colector.

Estimarea scurgerii de abur şi economiile anuale de cost a energiei vor rezulta în urma depistării



scurgerii şi de blocare a acesteia. Costul de prodeucere a aburului este de $91.67 pe o tonă de

abur. Să presupunem că această scurgere de aburi există pe colectorul de aburi, care funcţionează

tot timpul anului (8760 h).

Din informaţia prezentată mai sus avem,

absolutebarP

mmdA

steam

orificeorifice

013.3013.12

56.120.444

222

Utilizînd ecuaţia de curgere printr-un orificiu îngust (Ecuaţia lui Napier), avem:

hrkgm

m

PAm

steam

steam

steamorificesteam

/ 2.26

013.356.12695.0

695.0

Debitul scurs de abur este estimat la aproximativ 26.2 kg/h şi economiile anuale de cost rezultate

în urma reparării acestei scurgeri este după cum urmeză:

yr

Tkm

steamleak

steamleak

steamsteamsteamleak

/000,21$

760,8000,1

67.912.26

Scurgerile de aburi apar tot timpul şi este foarte important să realizăm că repararea scurgerilor de

abur o dată după care să uităm de ele nu este soluţia potrivită pentru a optimiza un sistem de

distribuţie. Se anticipează că un program de managemende a scurgerilor de abur continuu să

poată monitoriza încontinuu şi să repare periodic scurgerile de abur.

6.2.2 Minimizarea aburului ventilat

Ventilarea aburului nu ar trebui să fie confundată cu scurgerile de abur. Ventilarea cu abur are

loc atunci când supapele de siguranţă sau alte dispozitive de control, ventilează aburul spre

mediul ambiant dinspre colectorul de abur. Acest lucru se întâmplă de obicei din cauza că aburul

se răspîndeşte nesimetric pe colectoare, atunci când este generat mult mai mult abur decît este

necesar procesului final de utilizare. Potenţialul economisit de cost şi de energie poate fi

semnificativ bazat pe impactul combustibilului utilizat. Ventilarea de abur de obicei este un

proces automat atunci cînd sunt atinse limitele de presiune din colector. Uneori, evacuarea

aburului se face prin deschiderea manuală a unui "ventil" sau a unei supape ca urmare a

declanţării condiţiilor.

La producerea combinată de energie termică şi electrică (CET) la centralele ce dispun în procesul

de producere de turbine cu abur deseori se poate observa ventilarea aburului în special dacă sunt

în exploatare turbine cu abur cu contrapresiune care funcţionează în conformitate cu generarea

de energie electrică fixă (sau fluxul de abur). Centralele industriale prevăzute cu turbine cu



condensare nu vor avea niciodată posibilitatea observării în de aproape procesul de ventilare a

aburului cu excepţia cazului în care limitele capacităţilor maxime de operare a turbinei cu

condensare au fost atinse. Uneori, o analiză economică bazată pe costurile marginale de

combustibil şi de energie electrică trebuie să fie făcută pentru a determina valoarea reală de abur

degajată în aer. De cele mai multe ori acesta va realiza că aburul de ventilare nu este economic

pentru unităţile de cogenerare, dar ar putea exista cazuri, cum ar fi în cererea de vârf, atunci când

producţia de energie este mult mai benefică decât costul marginal de abur ventilat. Mai multe

despre acest subiect va fi discutat în capitolul "Oportunităţile producerii combinate de căldură şi

de putere".

Calculele efectuate pentru obţinerea de beneficii de energie şi de costuri pentru minimizarea (sau

eliminarea), ventilării aburului, urmează aceeaşi procedură menţionată în diviziunea "Scurgeri de

abur", şi nu vor fi repetate aici.

6.2.3 Asigurarea izolării conductelor de abur, supapelor, robinetelor şi racordurilor

Izolatia reprezintă un alt domeniu de studiu continuu şi ar trebui să fie la fel evaluat periodic,

pentru toate instalaţiile industriale. Este necesar de menţionat că, deşi noţiunea de izolare a fost

discutată în capitolul "distribuţia aburului", ea influienţează în principiu toată suprafaţa de

parcurgere a aburului. Principalul motiv pentru care vom discuta acest subiect în secţiunea

"suprafeţelor de distribuţie", este faptul că în acest capitol are cea mai mare influienţă.

Izolaţia este un factor extrem de important în contextul sistemelor de abur din următoarele

motive:

○ Securitatea personalului din centrale

○ Minimizarea energy losses

○ Menţinerea cerinţelor şi condiţiilorpentru abur pînă la finele procesului

○ Protejarea echipamentelor de condiţiile nefavorabile ale mediului

○ Menţinerea integrităţii sistemului

Există mai multe cauze de deteriorare sau lipsă de izolaţie, inclusiv:

○ Lipsă izolării ca urmare a activităţilor de întreţinere

○ Lipsă / deteriorare de izolaţie datorită excesului utilizării

○ Deteriorarea izolaţiei cauzate de accidente

○ Uzura izolaţiei cauzată de condiţiile de mediu

○ Unele componente în sistem nu sunt izolate, deoarece izolaţia nu era prevăzută în construcţie

Cel mai des sunt deteriorate şi lipseşte izolaţia pe următoarele suprafeţe ale sistemului:

○ Colectoarele de distribuţie a aburului

○ Supape

○ Inspecţia umană

○ Echipamente pentru uz final

○ Rezervoare şi recipiente de stocare

○ Linii de returnare a condensatului



Prima determinare a cantităţii pierderilor de energie şi a economiilor de cost rezultate neizolării

(sau prost izolate), zonele din sistemul de abur va oferi o baza pentru a determina necesitatea de

a întreprinde un proiect de izolare. Principalii factori care afectează cantitatea de energie pierdută

din zonele neizolate sau slab izolate sunt:

○ Temperatura lichidului din proces

○ Temperatura mediului

○ Suprafaţa expusă mediului

○ Viteza vîntului

○ Orele de lucru

○ Conductivitatea termică a materialului conductelor( sau echipamentelor)

○ Rezistenţa materialului izolant la transferului de căldură (dacă există)

Un model de transfer de căldură poate fi dezvoltat şi utilizatat pentru a determina pierderi de

energie de căldură prin convecţie (naturale şi / sau forţată) şi radiaţie, care există deja în toate

zonele neizolate sau prost izolate. Cu toate acestea, acest lucru poate fi dificil şi va necesita

corelaţii de transfer de căldură, care vor varia în funcţie de geometrie şi modurile de transfer de

căldură prin convecţie - natural sau forţat.

Cu toate acestea, o analiză trebuie să fie finalizate pentru a stabili economii de cost de energie

precum şi valoarea economică de izolare. Multe instrumente empirice şi computerizate sunt

disponibile pentru a ajuta în evaluarea proiectelor de izolare. Un astfel de instrument este 3EPlus

® de evaluare software-ul dezvoltat de izolare de către Asociaţia Producătorilor de Izolaţie din

America de Nord (APIAN).

Programul Computerizat de determinarea a Grosimii Izolaţiei 3EPlus ® este un instrument

managerial în industria energetică folosit pentru a simplifica modalitatea de determinare a

energiei şi economiilor de energii rezultate în urma izolării economice. Grosimea de izolare

economică se referă la determinarea valorii de izolare care oferă cel mai mic costul al ciclului de

viata pentru un sistem.

Programul 3EPlus® a fost cunoscut de întreaga lume cu o cifră de aproximativ ~30 de materiale

izolante ce includ proprietăţile sale termice.În plus, diverse materiale (cu o emisivitate diferită)

sunt, construite în software-ul pentru a permite utilizatorului să folosească meniurile care se

derulează pentru a selecta materiale specifice pentru cererile lor. Într-un final diverse aplicaţii şi

geometrii pot fi modelate în software-ul.Capacitatea acestui instrument software este

demonstrată în exemplul de mai jos.

Exemplu

O secţiune de 10m lungime la parametri aburului în colector de 10 bari este neizolată.

Colectorul are diametrul nominal de 25.4 cm iar temperatura aburului este de ~362°C.Se cere

estimarea impactului economic al izolării unui colector de abur.



În fig.18 se prezintă pag de intrare la calculul pierderilor de energie pentru un colector neizolat.

Figura 18: Program de intrare 3EPLus®

Figura 19 prezintă “Pierderile de căldură determinate pe oră” conform 3EPlus®.

Figura 19: Ecranul cu rezultate 3EPLus®



Economiile de energie pot fi calculate reieţind din următoarele formule:

kWQ

LengthHeatLossHeatLossQ

Insulationsaved

insulatedbareInsulationsaved

0.81107.347449,8_

_

unde HeatLossbare şi HeatLossinsulated sunt valorile obţinuteconform programului 3EPlus®.

Economiile de cost pot fi deja determinate reieşind din costul combustibilului (kfuel),

randamentului cazanului (ηboiler), căldurii superioare de arderea combustibilului(HHVfuel) şi

conform perioadei de funcţionare (T) după cum urmează:

yr

HHV

TkQ

insulation

insulation

fuelboiler

fuelInsulationsaved

insulation

/895,77$

144,4080.0

760,8600,30.181

_

Repararea şi întreţinerea izolaţiei în instalaţiile industriale poate să fie efectuată periodic de cele

mai multe ori aceasta este rentabilă atunci cînd se face pentru mai multe zone ce au nevoie de

reparaţii de izolare şi să fie tratate în acelaşi timp. Acest lucru implică faptul că personalul de la

centrale ar trebui să întreprindă periodic o evaluare de izolare (audit) la centraler şi să identifice

principalele domenii care ar putea beneficia de modernizarea sau adăugarea de izolaţie. Acest

lucru ar trebui să fie o activitate continuă, realizată periodic şi să se asigura că sistemul de abur

este întotdeauna bine izolat şi are pierderi minime de căldură.

6.2.4 Izolarea aburului din liniile neutilizate

Ca urmare a schimbărilor proceselor industriale, cererea de abur variază şi uneori nu mai este

necesar pentru un proces simplu. Cu toate acestea, liniile de aburi sunt încă în vigoare şi conţin

abur viu până la primul blocde supape (izolare) în procesul final de utilizare. Există, de

asemenea, şi atunci când anumite echipamente sunt scoase din uz şi nu vor mai fi utilizate din

nou, dar liniile de abur la care echipamentele sunt în continuare conectate la colectoarele de abur

viu. Aceeaşi situaţie poate avea loc şi în timpul variaţiilor sezoniere atunci când centrala trece de

la un mod de încălzire (iarna), la un mod de răcire (vara), în cazul în care liniile de abur sunt

difuzate în continuare fierbinţi - adăugarea de mai multă sarcină în sistemul de răcire. Există

nenumărate astfel de circumstanţe care pot exista în instalaţiile industriale şi toate acestea conduc

la costuri semnificative de energie şi de oportunităţi de optimizare a sistemului de aburi care ar

trebui să capteze o analiză sistematică în legătură cu procesul de utilizări finale în sistemului de

distribuţie

Datorită perspectivelor de economisire a energiei şi reducerea a costurilo, izolaţia aburului din

liniile neutilizate ar trenui:

○ Să se elimine pierderile de transfer de căldură

○ Să se elimine scurgerile de abur

○ Să se elimine orice urmă de condensat format în colectoare care pot forma “ciocanul de apă”

○ Să se reducă cerinţele de întreţinere a componentelor sistemului de abur



În plus, ar putea fi procesele din aval, care ar putea afectatea calitatea de abur şi ar putea avea un

impact de producţie, care poate duce la obţinerea unui abur suplimentar necesar, astfel, are loc

creşterea costurilor de exploatare.

Toate metodologiile descrise anterior pot fi folosite pentru a determina economiile de energie şi a

costurilor care ar rezulta din izolarea de abur de la liniile neutilizate şi nu vor fi repetate aici.

6.2.5 Minimizarea debitului prin staţiile de reducere a presiunii

De obicei, aburul este generat la o presiune mai mare şi distribuit pe colectoare la diferite nivele

de presiune mai mici sau printr-un singur colector de presiune. Cu toate acestea, există staţii de

reducere a presiunii care ar scadea presiunea aburului în mod corespunzător. În timp ce aburul

curge prin supapa de reducere a presiunii, (cu reducerea de presiune), şi temperatura se reduce.

Prin urmare, aburul trece printr-o supapa de reducere a presiunii şi nu –şi pierde conţinutului său

de energie (kJ / kg), deoarece este un procesu "entalpic" - entalpia de abur nu se schimbă. Cu

toate acestea, entropia de abur se schimbă şi implică faptul că abilitatea de abur reduce munca

arborelui. Aceasta nu este o mare problemă atunci când instalaţia industrială nu are turbine de

abur. Cu toate acestea, fiecare instalaţie industrială ar trebui să evalueze posibila utilizare a

turbinelor cu abur în cazul în care există un flux de abur continuu şi semnificativ de reducere a

presiunii prin supape.Manipularea exacta a turbinelor şi beneficiul economic va fi acoperit mai

târziu, în secţiunea "Producerea combinată de căldură şi de putere".

Această oportunitate de optimizare a fost enumerată în acest domeniu pentru a se asigura că

aburul este generat în instalaţiile industriale, la presiunea corespunzătoare necesară şi nu sunt

remarcate greseli inutile datorate extinderii abur. O statie de reducere a presiunii va avea nevoie

de întreţinerea periodică şi de cele mai multe ori nu este izolată. În plus, tija vanei şi ambalajele

trebuie să devină locuri cu scurgeri de aburi frecvente datorate ciclului termic de circulaţie din

cauza cererilor de abur variabile din partea de proces.

6.2.6 Reducerea căderii de presiunde în colectoare

Această oportunitate de optimizare rezultă din faptul că, în timp, procesele de schimbare şi de

utilizare variază în funcţie de aburi. În plus, eficienţa sistemului de distribuţie se reduce ca

urmare a uzurii şi există o creştere în scădere a presiunii în colectorul de aburi. Într-un sistem de

abur saturat, acest lucru implică o reducere a temperaturii de alimentare cu abur, care poate avea

un impact direct asupra procesului. Alternativ, poate însemna mai mult abur necesar ca urmare a

unei reduceri în entalpia de abur de la pierderile de căldură.

Nu există nici un standard de industrie în sine pentru scăderea presiunii asupra colectoarelor, dar

există trei motive principale pentru creşterea sau căderea de presiune pe colectoarele de abur.

Acestea sunt:

○ Reducerea presiunii aburului în colector

○ Increase in steam demand and so more steam flow on the same header

○ Procesul de condensare şi de curgere prin două faze prin colectorul de abur

○ O combinaţie a celor mai sus menţionate



Deoarece are loc cresterea fluxului de abur, creşte şi fluxul de viteza de abur ce duce la scădera

presiunii care este proporţională cu pătratul vitezei. În timp ce se realizează o optimizare a

sistemului de abur, este important să se înţeleagă construcţia colectoarelor şi a sarcinilor de abur.

Tipic, viteza de curgere a debitului de aburi poate fi de 15 - 25 m / s. Excesul de viteze vor duce

la o creştere semnificativă a zgomotului şi vibraţiilor structurale, mai ales in apropiere de curbe

şi suporturi.

Deoarece este redusă presiunea aburului în colector, datorită densităţii mai mici (mai mare

volum specific) de abur, creşte viteza aburului pentru aceeaşi rată al debitului de masă. Prin

urmare, acest lucru va duce la o presiune excesivă după care scade, cum sa explicat mai sus. În

mai multe centrale industriale, o recomandare comună pentru economiile de energie este de a

scadea presiunea de funcţionare în cazan. Acest lucru ar trebui să fie făcută cu precauţie extremă

şi cu excepţia cazului în care colectorul de abur a fost proiectat cu o capacitate în exces (care este

foarte rar), această recomandare nu ar trebui să fie puse în aplicare

Condensatul în stare saturată, apare atunci cînd o canitate de energie este pierdută de către

colector neizolării , etc Acest lucru implică faptul că colectorul are acum două faze, condiţii de

curgere. Dacă sistemul de captare a condensatului nu este de lucru în mod corespunzător, aceasta

va implica faptul că aburul şi apă se găsesc în colector cu aceeasi viteza. Acest lucru bazat pe un

regim de curgere (bazat pe cantitatea de apa) poate duce la picaturi de presiune mari şi

problemele semnificative formînd ciocanul de apă. Mai multe despre acest subiect este prevăzut

în secţiunea de mai jos

Posibilitatea de optimizare pentru reducerea căderii de presiune în colectoarele de abur va

include, eventual, o evaluare a unei sau mai multor dintre următoarele strategii:

○ Înlocuirea colectorului actual cu un colector de mărimi mai mari

○ Adăugarea unui colector nou pentru acelaşi nivel de presiune

○ Reducerea cererii de abur din colector pentru a direcţiona cererea de abur pe alte niveluri

○ Upsizing valves and or re-trimming

○ Eliminarea obstacolelor din colectoare

○ Toate strategiile de optimizare în acest capitol, aşa ca:

Eliminarea scurgerilor de abur

Izolarea suprafeţelor

Asigurarea unei bune funcţionări a condensatului spre canalizare, etc.

6.2.7 Scurgerea condensatului din colectoarele de abur

Un sistem de distribuţie a aburului poate fi extinsă şi ar putea fi pînă la cîţiva kilometri de

conducte de abur într-o instalaţie industrială. Chiar şi atunci când liniile de abur sunt bine izolate

există o anumită sumă de pierdere de căldură, ce există, care ar putea duce la condensat în

colectoarele de abur, în special pentru sistemele de abur saturat. În cazul în care anumite sisteme

de reportarereprezintă o problemă la cazane, această problemă devine una extinsă şi există un

flux în două faze chiar din zona de generare.



Aproape toate centralele industriale au captatoare de condensat (abur), pentru a elimina tot

condensul care se formează în colectorul de aburi. Eliminarea condensului din colectorul de abur

asigură funcţionarea a sistemului de abur mai fiabilă, după cum urmează în exemple:

○ Colectorul de abur nu poate avea o presiunde de cădere în exces

○ Fără ciocane de apă ce rezultă întrr-un colector de abur dintre două regimuri

○ Proccesul final primeşte abur umed

○ Un echipament major asa ca turbina poate primi abur umed

○ Fără coroziune, adîncituri sau eroziuni pe conducte, supape, etc.

Condensatul care se scurge din colectoarele de abur poate fi direcţionat într-un rezervor special /

recipient separator la o presiune joasă a aburului.Restul condensatului poate fi trimis înapoi la

cazan sau reintrodus în sistemul de condensat.

Unele centrale industriale excelent elimina condensatul din colectoarele de abur, dar nu pot

reîntoarce condensatul şi să-l evacueze din sistem. Există pierderile de energie şi economice prin

care se aruncă condensatul returnat din colectoarele de abur. Această evaluare se va face în

secţiunea "Recuperarea condensatului". Cu toate acestea, este foarte important să se identifice

potenţiale oportunităţi în zona de distribuţie a aburului în cazul în care condensatul poate şi ar

trebui să fie colectat şi reintrodus înapoi în cazan.



7. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A UTILIZĂRII

ABURULUI FINAL

Utilizare aburului industrial într-un procesul final este foarte variat şi chiar, putem spune că unul

şi acelaşi proces de bază este diferit de la o industrie la alta. Ca rezultat, este foarte dificil de a

prezenta necesitatea acoperii de aburi utilizat într-un manual simplu de instruire. Cu toate

acestea, utilizarea aburului final este principalul motiv pentru a avea un sistem de abur într-o

instalaţie industrială şi nu ar trebui să fie neglijată. O importanţă majoră ar trebui să se acorde

studiului şi înţelegerii mai bine a utilizării final a aburului, deoarece optimizarea abur, într-un

final, de utilizare poate oferi beneficii semnificative, atât din punct de vedere al energiei, cît şi a

combustibilului, respectiv a economiilor de costuri, precum şi îmbunătăţirea de producţie şi de

randament. Personalul de la centrale care lucrează în sistemele de abur din instalaţiile industriale

ar trebui să fie instruiţi pentru a înţelege modul în care aburul este utilizat în instalaţiile lor

specifice. Acest lucru le va permite de a optimiza cu adevărat sistemele lor de abur pentru

operaţiunile lor specifice la centrale.

7.1 Prezentarea generală a balanţei de abur

Pentru instalaţiile industriale necesitatea cererii de aburi poate lua mai multe forme diferite,. În

general, aburul provine dintr-o sursa de căldură dintr-un proces. Majoritatea dintre procesele

industriale vor necesita un anumit debit masic de abur, care va corespunde unei sarcini de

energie termica (kW). Dar există anumite procese din industrie care necesită atât fluxul de masa

(de căldură) cît şi fluxul volumului de abur. Acestea sunt de obicei dispozitive care necesita o

anumită viteza a aburului pentru a îndeplini anumite funcţii în instalaţii industriale. Vă rugăm

să reţineţi că turbine cu abur nu sunt considerate ca utilizatori finali de abur şi respectiv nu sunt

prezentate informaţii în acest capitol. Acestea vor fi descrise separat în capitolul "Producerea

combinată de căldură şi de putere" . Unele componente ale aburului final utilizat sunt enumerate

mai jos. Aceasta nu este o listă explicită, însă oferă o orientare generală despre abur:

Aburul final, cu specificaţiile şi proiectările sale bazate pe fluxului de masă (regim de căldură)

este utilizat în:

o Schimbătoare de căldură

o Uscătoare

o Evaporatoare

o Cazane

o Instalaţii de reformare catalitică

o Cristalizatoare de absorbţie

o Umidificatoare

o Prîncălzitoare / Serpentina, preîncălzitoare de aer

Abur final utilizat, care este specificat şi proiectat în funcţie de fluxul de volum şi fluxul de masă

de abur (regim de căldură) este:

o Injectoare de jeturi de abur / eductoare

o Coloane de stabilizare

o Turnuri de distilare

o Termocompresoare



Pentru orice analiză de optimizare a sistemului de abur, este foarte important să înţelegem cât de

mult abur este utilizat de fiecare utilizator final în instalaţii industriale. Aceste informaţii pot fi

colectate la un nivel general pentru un sistem de abur (aşa cum se arată în figura 20) sau pot fi

colectate pentru fiecare nivel de individual al colectorului de presiune sau pentru o zonă

individuală a unei instalaţii industriale. De cele mai multe ori este dificil de a crea o astfel de

diagramă radială de distribuţie a aburului final utilizat, deoarece de submăsurători şi de

debitmetre nu pot dispune toţi utilizatorii finali. Se recomandă ca personalul să înţeleagă

operaţiunile de centrale şi, împreună cu informaţiile de proiectare să fie capabili de a atribui

cererile necesare de abur final (în regim de căldură), în dependenţă de cererea de sarcină la

instalaţiile industriale. Această metodologie va ajuta enorm dezvoltarea unei imagin, în

ansamblu, a utilizării finale de abur şi a identifica cererea maximă finală, folosind optimizarea

sistemului de abur şi concentrînd toată atenţia asupr unui proces industrial. Exemplele din acest

capitol, oferă o idee de determinare a fluxurilor de abur în procese, folosind principiile

fundamentale ale balanţelor de masă şi de energie.

Figura 20: Diagrama tipică a uzului finalde abur pentru Industria alimentară şi cea

abăuturilor

(Valoarea aburului esteprezentată în kg/h)

Exemplu

Un schimbător de căldură tubular de suprafaţă încălzeşte 600 litri/min de apă de la 25°C la

75°C. Pentru încălzire este folosit Abur saturat la presiune atmosferică. Condensatul rezultat din

schimbătorul de căldură are p temperatură de 100 ° C. Calculaţi regimul de căldură şi cantitatea

necesară de abur pentru acest proces indirect de schimb de căldură..

Căldura transmisă apei se calculează conform formulei:

kWQ

TTCmQ

water

inoutpwaterwater

091,22575183.460

600



Conform unui bilanţ energetic această căldură este furnizat de către abur şi, astfel, putem scrie:

condensatesteamsteamsteamwater hhmQQ

unde hsteam (2,676 kJ/kg) este entalpia aburului saturat la presiunea atmosferică şi hcondensate

(419 kJ/kg) este entalpia condensatului la 100°C (din tabela pentru abur).

Tphskgm

mQ

steam

steamwater

34.3/ 927.0257,2

091,2

419676,2091,2

În figura 21 este prezentat un schimbător de căldură, cu debitul de căldură Q şi diferite fluxuri.

Figura 21: Schimb de căldură indirect apa / abur

Exemplu

Abur saturat la presiunea atmosferică este injectat direct într-un vas pentru a incalzit apa de la

temperatura de25 ° C la 75 ° C. Procesul necesită 600 de litri / min de apă încălzită. Se

calculează cantitatea de abur necesar pentru acest proces de schimb de căldură direct..

Debitul de apă din recipient (mwater_in) şi fluxul de abur (msteam) nu sunt cunoscute. Ecuaţia de

conservare a masei poate fi scrisă după cum urmează:

steaminwateroutwater mmm __

Waterin Waterout

Steamin

Condensateout

Q = 2,091 kW

M = 600 kg/min

T = 25°C

M = 600 kg/min

T = 75°C

M = 3.34 Tph

T = 100°C

P = 1 bar

Quality = 1

M = 3.34 Tph

T = 100°C

P = 1 bar

Quality = 0

Saturated

Vapor

Saturated

Liquid

Waterin Waterout

Steamin

Condensateout

Waterin Waterout

Steamin

Condensateout

Q = 2,091 kW

M = 600 kg/min

T = 25°C

M = 600 kg/min

T = 75°C

M = 3.34 Tph

T = 100°C

P = 1 bar

Quality = 1

M = 3.34 Tph

T = 100°C

P = 1 bar

Quality = 0

Saturated

Vapor

Saturated

Liquid



Deoarece, în rezervor nu este executat nici un lucru, ecuaţia de conservare a energiei poate fi

scrisă după cum urmează:

steamsteaminwaterinwateroutwateroutwater hmhmhm ____

unde hsteam (2,676 kJ/kg) este entalpia aburului saturat la presiunea atmosferică hwater_in

(104.8 kJ/kg) este entalpia apei de intrare în rezervor la temperatura de 25°C; şi hwater_out

(314 kJ/kg) este entalpia apei la ieţire din recipient 75°C (conform tabelelor de abur).

Introducînd valorile cunoscute în ecuaţie şi în acelaşi timp rezolvarea acestora oferă informaţii

despre necunoscute valorile necunoscute.

skgmmm steaminwateroutwater / 75.9000,1

9.974

60

600__

Tphskgm

litresskgm

mm

mm

hmhmhm

steam

inwater

steaminwater

steaminwater

steamsteaminwaterinwateroutwateroutwater

85.2/ 793.0

min/ 53960000,11.997

96.8/ 96.8

5.061,3676,28.104

676,28.10431475.9

_

_

_

____

În figura 22 este prezentat schematic un proces direct de schimb de căldură şi diferite fluxuri.

Figura 22: Schimb direct de căldură apa /abur

Waterin Waterout

Steamin

M = 8.96 kg/s

V = 539 l/min

T = 25°C

M = 9.75 kg/s

V = 600 l/min

T = 75°C

M = 2.85 Tph

T = 100°C

P = 1 bar

Quality = 1

Saturated

Vapor

Waterin Waterout

Steamin

M = 8.96 kg/s

V = 539 l/min

T = 25°C

M = 9.75 kg/s

V = 600 l/min

T = 75°C

M = 2.85 Tph

T = 100°C

P = 1 bar

Quality = 1

Saturated

Vapor



7.2 Oportunităţi de Optimizare a aburului final utilizat & Exemple

Aşa cum am menţionat mai devreme, este extrem de dificil pentru a acoperi utilizări finale de

abur, care sunt specifice proceselor industriale şi centralelor. Prin urmare, metodele generale sunt

descrise aici pentru a intelege şi de a identifica oportunităţile de optimizare cu abur final utilizat.

În plus, cuantificarea beneficiilor oportunităţilor de optimizare a aburului final este prezentat

aici. Nu este nici o îndoială cu privire la faptul că procesul de integrare va duce la optimizarea

globală a sistemului energetic al centralelor şi beneficiile vor fi mult mai ample.

De asemenea este necesar de ţinut cont de anumite riscuri ce pot apărea înainte de punerea în

aplicare a acestor oportunităţi, deoarece aceste oportunităţi ar putea avea şi un impact negativ

asupra parametrilor de proces, dacă vor fi aplicate în mod incorect. Acest lucru se întâmplă, din

păcate, deseori pentru instalaţiile industriale şi tehnologia îşi pierde din privilegiile sale.

În configuraţia clasică, principala strategie pentru a optimiza consumul de abur final, este de a

elimina sau a reduce cantitatea de abur folosită de acest proces. Acest lucru implică

îmbunătăţirea eficienţei procesului, care elimina astfel utilizarea necorespunzătoare de aburi.

Apoi, strategia de optimizare constă în utilizrea aburului la o presiune cât mai scăzut posibil, ce

ar permite, eventual, generarea de energie electrică cu reducerea presiunii în timp.

În sfârşit, strategia de optimizare ar avea ca scop să modifice cererea de abur de la sursa de

caldura reziduala. Un exemplu de configuraţie de acest tip ar trebui să tindă pentru scăderea de

presiune a abur ului (sau de deşeuri), pentru a satisface cererea de proces, care ar utilizat un

astfel de abur sub presiune mult mai mare.

Exemplu

Un proces de ardere necesită 2,000 m3/min de aer din mediu la 20°C pentru a fi încălzit pînă la

80°C. Acest lucru este relizat folosind 2 bar de abur abur saturat. Figura 23 oferă informaţii

despre procesul schematic dat. Estimarea posibilităţii de economisire a energiei în cazul în care

căldura reziduală de la un proces adiacent poate fi utilizată la preîncălzirea aerului înconjurător

pînă la 40 ° C.

Figura 23: Încălzitor de aer cu serpentină de abur (Operaţiunea Curentă)

Căldură transferată către aer se calculează după cum urmează:

Air flow:

2,000 m3/min

Ti = 20°C

Te = 80°C

2 bars LP header steam supply

2 bar saturated liquid

condensate enters the

steam traps

Air flow:

2,000 m3/min

Ti = 20°C

Te = 80°C

2 bars LP header steam supply

2 bar saturated liquid

condensate enters the

steam traps



kWQ

TTCVQ

TTCmQ

air

inoutpairairair

inoutpairair

391,22080006.1188.160

000,21_

1_

1_

unde Qair_1 este căldura transferată aerului de către abur în operaţiunea curentă; Vair este debitul

volumic al aerului; ρair este densitatea aerului; Cp este căldura specifică a aerului şi Tout şi Tin are

sunt temperaturile de ieşire şi respectiv intare ale aerului.

În modelul optimizat, aerul este preîncălzit la 40 ° C, utilizând o sursă de căldură a deşeurilor

dintr-un proces din apropiere. Căldură transferată în aer de la abur, în acest model optimizat se


kWQ

TTCVQ

TTCmQ

air

inoutpairairair

inoutpairair

594,14080006.1188.160

000,22_

2_

2_

unde Qair_2 este căldura transferată aerului de către abur în condiţii de optimizare unde aerul este

preîncălzit de o sursă de căldură reziduală; Vair este volumuldebitului de aer; ρair este densitatea

aerului; Cp este căldura specifică a aerului şi Tout şi Tin sunt temperatura de ieşire şi intrare a

aerului într-o configuraţie optimizată.

Reţineţi că economiile din cantitatea de căldură transferată de la abur este diferenţa dintre Qair_1

şi Qair_2, care este echivalent cu 796 kW. Această sumă de economii de energie pot fi convertite

la valoarea de abur salvat, după cum urmează:

Tphskgm

m

hh

QQm

savedsteam

savedsteam

condensatesteam

airair

savedsteam

094.1/ 304.0

5.561181,3

796

_

_

2_1_

_

unde hsteam entalpia aburului de intrare în încălzitorul de aer al bobinei şi hcondensate entalpia

condensatului saturat (de la 2 bars) părăsind încălzitorul de aer al bobinei heater.

Economiile de cost echivalente pot fi calculate conform formulelor:

yr

Tkm

steam

steam

steamsavedsteamsteam

/000,878$

760,8000,1

67.91094,1

_

Cu toate acestea, este important să se întreprindă astfel de studii pentru prioritatea oportunităţilor

de optimizare în zona de utilizare finală. Cel mai des, responsabilităţi de punerea în aplicare a

posibilităţilor de optimizare, implică un proces de integrare.



8. OPPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A ABURULUI

CONDENSAT RETURNAT

Acest capitol se concentrează pe zona de recuperare a condensatului şi a posibilităţilor de

optimizare şi respectiv practici eficiente într-un sistem industrial de abur .


Odată transferarea energiei termică de către abur se obţine condensat. Acest condensat trebuie să

fie în continuu eliminat pentru proces pentru a menţine procesul în instalaţiile industriale.

Condensul nu este un flux de deşeuri, dar este cea mai pura forma de apa (distilata), obţinut în

instalaţii industriale. Aceasta reprezintă o valoare economică semnificativă, deoarece:

o Condensul este o mult mai fierbinte decât apa de adaos şi, prin urmare, are energie termică

semnificativă

o Condensatul nu necesită tratament chimic

o La colectare, condensatul nu necesită a fi aruncat şi aburul rezidual nu necesită a fi canalizat

Pentru a determina modul în care o instalaţie industrială se desfăşoară în zona de recuperare a

condensatului strebuie de determinat cât condensat disponibil, sa reîntors în cazan. Canitatea

disponibilă de condensat este cantitatea de abur, care este utilizată în procesele indirecte de

schimb de căldură şi de turbine cu condensare. Acest calcul este de obicei reprezentat ca un

raport dintre cantitatea de condensat a revenită la cantitatea de abur produs. În funcţie de

instalaţii industriale, uneori, din cauza mai multor colectoare, acest raport este, de asemenea,

calculat la fiecare nivel de colector şi apoi pentru ansamblu de abur de produs la centrală.

Recuperarea condensatului este considerată efectivă atunci cînd se depăşeşte valoarea de 80%. În

funcţie de construcţia şi mărimea originală a instalaţiilor industriale, recuperarea condensatului

poate fi minimă şi acest lucru devine un domeniu major de optimizare a sistemului de abur.

Uneori, constrângerile unui proces industrial, cum ar fi posibilitatea de contaminare a

condensului într-un schimbător de căldură, poate dicta că condensatul nu ar trebui să fie returnat

în instalaţia cazanului. Acest lucru trebuie să fie evaluat de la caz la caz şi vor fi discutate în

continuare mai târziu în această secţiune.

Principalele componente ale unui sistem de recuperare a condensatului sunt:

○ Separatoare de condensat din abur

○ Conducte de condensare & fitinguri

○ Rezervoare de ardere

○ Rezervoare

○ Pompe

○ Staţii de ridicare

○ Dispozitive & filtre

Separatoarele de condensare din abur reprezintă o parte integrantă şi cardinală într-un sistem de

recuperare a condensatului. Prin urmare, acestea vor fi discutate în detaliu aici.



8.2 Separatoare de Condensat din Abur

Separatoarele de condensat din abur sunt întotdeauna un subiect de preocupare majoră în

operaţiunile fiabile în sistemul de abur. Acestea sunt de cele mai multe ori neglijate, datorită

lipsei de resurse, de echipele de întreţinere ale centralelor şi respectiv de cunoştinţele şi

posibiltăţile acestora privind captatoare de abur şi operaţiunile lor. Separatoarele de condensat

din abur servesc pentru mai multe funcţii vitale de funcţionare pentru un sistem de abur, dar cel

mai important dintre toate sunt:

o Pe parcursul deschiderii, ele permit trecerea unei cantităţi mari de aer şi de condensat

o În timpul funcţionării normale, ele permit colectarea de condensat pentru a trece în sistemul

de condensat returnat, minimizând în acelaşi timp (eliminănd), pierderea de abur.

Există diferite tipuri de separatoare de condensat din abur şi, în consecinţă, funcţionalitatea şi

principiile de funcţionare trebuie să fie înţelese de către ingineri specific pentru fiecare,

operaţiunile centralelor şi menţinerea echipei. Toate instalaţiile industriale cu abur ar trebui să

aibă un sistem eficient de gestionare a programului de captare de abur . Eşecurile de astfel sunt

inevitabile la captatoarele de abur ce nu pot duce întotdeauna la pierderi de energie în sine, dar ei

aproape intotdeauna duce la probleme de funcţionare a sistemului şi la probleme de fiabilitate.

Resturile de sistem, dimensionare necorespunzătoare, şi aplicarea necorespunzătoare sunt cele

mai comune cauze ale eşecurilor captatoarelor de abur din instalaţiile industriale.

Exista mai multe tipuri de captatoare de abur, împreună cu variaţiile şi combinaţiile de diferite

tipuri. Cele mai frecvente captatoare (indicat cu un *) sunt clasificate pe principiile de

funcţionare, după cum urmează:

o Separatoare termostatice

Membrană*

Bimetalic*

o Separatoare mecanice

Flotor sferic

Flotor şi pîrghie

Cupe inversate*

Cupe deschise

Flotor şi Termostatic*

o Separatoare Termodinamice

Disc*

Piston

Pîrghie

o Separatoare orificii

Perete separator cu orificiu

Difuzor de aer sub formă de tub/Tub Venturi

8.2.1 Separatoare termostatice

Un separator termostatic se bazează pe o diferenţă de temperatură anumită. În general, rezultatele

de acţionare de la o componentă internă de expansiune (sau de îndoire), atunci când temperatura

creşte - şi contractantă (sau de redresare), atunci când temperatura scade. Când separator

termostatic este fierbinte supapa este închisă.



Figura 24 (a) arată intrarea aburului în captator din partea stîngă de jos. O componentă internă,

cum ar fi un burduf sigilat (sau o bandă bi-metalică ondulată), se va extinde (sau ondula), odată

cu creşterea temperaturii, încchizînd astfel separator cu un dop din partea de jos a mecanismului.

Apoi, aşa cum se arată în figura 24(b), atunci când sub-răcitorul de condensat intră în separatorul

de abur mecanismul se va contracta, iar mufa se va ridica ridicarea din partea de jos a

mecanismului, permiţând abur condenst sau de condensatului pentru a curge din captator.

(a) Separator de condensat închis (b) Separator de condensat deschis

Figura 24: Funcţionarea separatorului termostatic

(Sursa: US DOE Steam BestPractices End User Training)

Un punct important operaţional asociat cu un captator de abur termostatic este faptul că partea

interioară captatorului trebuie să se răcească pînă ajunge la o temperatură mai mică decât cea a

aburului saturat înainte ca captatorul să se deschide. Aburul saturat si condensatul saturat pot

exista în separator, la exact aceeaşi temperatură. În acest moment, separatorul nu poate fi

deschis. Separatorul se va deschide numai după ce condensatul va fi sub-racit pînă la o anumită

temperatură. De obicei, captatorul va avea nevoie de o diferenţă de 5-20 ° C de temperatura

pentru ca separatoarele să se deschidă.

8.2.2 Separatoare mecanice

Aceste captatoare funcţionează pe baza principiului de plutire. Cele mai utilizate separatoare

sunt:

o De transport şi termostatice (F&T)

o Cupe inversate

8.2.2.1 Separatoare termostatice şi plutitoare (F&T)

După cum sugerează şi denumirea, separatoare F&T este o combinaţie de două tipuri de

captatoare – plutitoareşi termostatice. Separatorul flotor este organizat în aşa fel încât

condensatul intră rezervorul captatorului. Supapa de evacuare este acţionată de un mecanism de

plutire si se deschide pe măsură ce creşte nivelul condensatului în rezervor. Acest tip de

separator de condensat permite să iasă din sistem imediat după ce capătă forma respectivă pentru

schimbătorul de căldură şi pentru alte aplicaţii în care trebuie să fie împiedicate costurile.Supapa

se închide atunci cînd nivelul de condensat scade în rezervor. Figura 25a arată separatorul în

poziţie închisă şi figura 25b arată captatorul de abur în poziţie deschisă.



Este necesat de remarcat faptul că doar lichidul poate iesi din captatorul de tip plutitor, iar

mecanismul nu va permite evacuarea de aer sau de gaze necondensabile. Prin urmare, în

aplicaţiile industriale, separatorul de tip plutitor va fi întotdeauna asociat cu un element

termostatic. Elementul termostatic este în principal pentru condiţiile de start-up şi pentru

eliminarea aerului şi produselor non-condensables. Acest aranjament combinat este cunoscut ca

un captator F & T.

(a) Oală de condensare închisă (b) Oală de condensare deschisă

Figura 25: Funcţionarea mecanică a separatorului de condensat din abur


8.2.2.2 Separatoare inversate sub formă de cupă

Un separator inversat sub formă de cupă este un alt captator frecvent utilizat ce funcţionează pe

principiul de flotabilitate. Un separator cupă inversat serveşte drept plutitor. Atunci când

separatorul se umple cu condensat, acesta se scufundă. Supapa de evacuare se deschide şi

condensatul este eliminat. Atât condensatul saturat cît şi / sau subrăcit poate fi eliminat prin acest

captator. După ce tot condensatul este eliminat, aburul intră captatorul cupă. Aceasta împinge

captatorul în sus supapa de evacuare. Figura 26a reprezintă captatorul cupă inversat în

configuraţie închisă. Figura 26b reprezintă captatorul cupă inversat în configuraţia deschisă.

(a) Oală de condensare închisă (b) Oală de condensare deschisă

Figura 26: Funcţionarea Separatorului într –un proces mecanic inversat

(Courtesy: US DOE Steam BestPractices End User Training)



8.2.3 Separatoare termodinamice

Separatoarele termodinamice funcţionează pe principiul lui Bernoulli si este identic cu

funcţionarea unei aripi. Presiunea absolută se reduce odată cu mărirea vitezei pentru o anumită

substanţă într-un volum dat de control. Această presiune diferenţială poate provoca închiderea

sau deschiderea unui disc astfel încît să funcţioneze ca o supapă. Unul dintre separatoarele

termodinamice are un disc subtire din metal solid într-o cameră dată de control. Condensatul

intră în camera de control în conformitate cu un disc de metal împingând în sus discul.

Condensatul este apoi eliminat prin intermediul unui decalaj între inelul discului şi corpul

captatorului. Atunci cînd aburul începe a curge, viteza de abur pe decalajul inelar este diferită în

comparaţie cu condensatul static. Acesta rezultată într-o zonă de presiune scăzută la nivel local

în timp ce există o presiune pe zona de sus a discului de metal. Acest lucru forţează discul şi

închide captatorul. Figura 27a reprezintă captatorul termodinamic în configuraţie închisă. Figura

27b reprezintă captatorul termodinamic în configuraţia deschisă. Această operaţiune are

captatorul foarte intermitent şi, de asemenea, este utilizată pentru sarcini mici de condensat.

(a) Oală de condesat închisă (b) Oală de condesat deschisă

Figura 27: Funcţionara tipului termodinamic de separare a condensatului


8.2.4 Separatoare cu orificii

Separatoarele cu orificii funcţionează pe principiul proprietăţilor volumetrice diferite de abur şi

condensat. Separatoarele cu orificii nu conţin părţi în mişcare, dar se bazează pe un orificiu

restrictiv, un tub scurt cu diametrul mic, sau cu o duza de tip Venturi drept componentă

principala de lucru. Densitatea de condensat este semnificativ mai mare decât densitatea de abur.

Acest fapt permite unei cantităţi semnificative de condensat să treacă printr-o deschidere foarte

mică (cum ar fi un orificiu), şi o sumă minimă de abur pentru a trece prin aceeaşi deschidere. În

ceea ce trece prin orificiu condenst, cădere de presiune produce condensatul pentru a genera

abur. Acest abur serveşte drept o formă de reglare a supapei pentru condensatul/aburul

suplimentar ce trece prin captator.

Separatoarele cu orificii nu au piese în mişcare şi acest lucru este cel mai mare avantaj dintre

toate captatoarele de abur. Acest avantaj presupune o întreţinere minimă pentru captatoare. În



sistemele de abur industrial murdare, acest tip de captatoare poate uşor fi blocate de particule

moloz, praf, etc. Prin urmare, aceste captatoare au nevoie periodic de o curăţire generală.

Este destul de critic alegerea corespunzătoare a orificiilor captatoarelor de abur. În cazul în care

captatorul este de dimensiuni mai mar decât este necesar, atunci cantităţi semnificative de abur

viu vor fi pierdute la sistemul de condensat. În cazul în care captatorul este de dimensiuni mai

mici decât este necesar, atunci condensatul va fi redirecţionat în sistem. Aceste captatoare, de

asemenea, funcţionează cel mai bine atunci când sistemul funcţionează continuu şi constant.

Încărcarea intermitentă şi ciclică de abur poate crea probleme operaţionale legate de evacuarea

aburului, ventilat sau a condensatului returnat. Figura 28a reprezintă captatorul termodinamic

într-o configuraţie normală de funcţionare. Figura 28b reprezintă captatorul termodinamic într-o

configuraţie deschisă (scurgeri de abur).

(a) Operaţiune normală (b) Operaţiunea fluxului de abur (scurgeri)

Figura 28: Funcţionarea separatorului de tip orificiu


8.3 Oportunităţi de Optimizare a Condensatului Recuperat & Practici eficiente

Optimizarea recuperării condensatului şi componentelor periferice asociate într-o instalaţie

industrială se poate concentra asupra diverselor domenii de aplicare. Aceste zone sunt

fundamentale în domeniul de management energetic şi, în general, duc la o economie atractivă la

oportunităţi de economisire, atunci când acestea sunt identificate. Aceste domenii sunt, de

asemenea, esenţiale pentru funcţionarea eficientă şi sigură a oricărui sistem de abur.

Există mai multe oportunităţi de optimizare în zona de distribuţie a aburului, inclusiv:

○ Implementarea unui program de management eficientpentru captarea aburului

○ Recuperarea condensatului cît mai mult posibil

○ Recuperarea condensatului din energia termică la un nivel cîtmai înalt

○ Trecerea de la condensat cu presiune înaltă la abur cu presiune joasă

8.3.1. Implementarea unui program eficient de menţinere şi management a separatoarelor

Este extrem de important de a avea un sistem eficient de gestionare a separatoarelor şi respectiv

un programul de întreţinere pentru instalaţie industrială. Pentru instalaţiile industriale există sute

de captatoare de abur de aceea captatoarele de abur ar trebui să fie verificate periodic pentru

funcţionarea corectă a acestora. Este necesar să se inspecteze fiecare captator de abur în instalaţii



şi să se determine modul în care se desfăşoară procesul dat, cel puţin o dată pe an. Există

diverse tipuri de separatoare, ce funcţionează pe baza de principii diferite. În scopul de a

investiga captatoarele de abur, este important să înţelegeţi cum funcţionează fiecare tip. Prin

urmare, aceste controale ar trebui să fie completate de către personal instruit, care înţelege

funcţionarea de captatoarelor de abur în general într-un sistemu de aburi Funcţionalitatea

captatorelor de aburi ar trebui să fie evaluate prin utilizarea unor instrumente adecvate cum ar fi

senzori cu ultrasunete şi termometre.

Separarea condensatului din abur are loc în două moduri ce au un impact economic şi

operaţional:

o Deschiderea a eşuat

o Închiderea a eşuat

Un separator cu o deschidere eşuată permite aburului "viu" sa părăsească sistemul şi astfel să

devină o scurgere de aburi. Un separator cu închidere eşuatp, nu returnează condensatul şi

ră,mîne în echipament din amonte. În cazul în care acesta un schimbător de căldură, iar procesele

de producţie vor fi limitate. În cazul în care captatorul distribuie aburului colectorului, atunci

acesta ar putea duce la formarea unui ciocan de apă şi la distrugerea componentelor . Chiar şi un

sistem de abur bine întreţinut poate ave un eşec 10% într-o perioadă de 1 an. Acest lucru se poate

transforma in pierderi economice semnificative şi aspecte operaţionale ale sistemului.

Rezultatele evaluării ar trebui să fie introduse într-o bază de date care include rezultatele pentru

captatoare:

o Lucru respectiv şi eficient

o Scurgerile de abur şi deschidere eşuată

o Deschderi eşuate şi evacuare în mediu

o Închidere eşuată

Estimarea pierderilor de abur pentru fiecare scurgere din captator ar trebui să fie studiiate în

cadrul evaluării finale. O metoda excelenta pentru a stabili pierderea de abur maximă printr-un

captator, este de a calcula pierderile printr- un orificiu (a se vedea ecuaţia lui Napier). Aceasta

va servi ca o pierdere maximă de abur pentru un captator special. Incertitudinea în acest

domeniu al fluxului apare, deoarece nu este clar dacă există obstacole interne pentru flux. Cu

toate acestea, estimarea pierderilor de abur este în general suficientă pentru a permite stabilirea

priorităţilor de reparaţii.

Există mai multe metodologii şi tehnici disponibile în industria de investigare a separării

condensatului de performanţă, cum ar fi:

o Vizual

o Acustic

o Termal

o Monitorizarea online a timpului real

De cele mai multe ori, folosind o metodă nu poate oferi un răspuns concludent de buna

funcţionare a separatorului. Prin urmare, o combinaţie a metodelor de mai sus este recomandată.

În plus, din momentul de formare adecvată şi de o mai bună înţelegere a operaţiunilor de



separare este o pre-condiţie pentru inspectarea captatorului de abur, o sursă externă în această

activitate în mod periodic, ar fi o opţiune foarte bună. Majoritatea producătorilor de separatoare

de condensat din abur şi vânzătorii vor oferi un audit al captării de abur şi drept un serviciu

gratuit .

Menţinerea unei baze de date a aburului captat este absolut esenţial pentru un program eficient

de management pentru captarea de abur. Această bază de date, la un nivel minim, trebuie să

conţină următoarele domenii:

o Anexarea numărului de separări

o Localizarea

o Tipul de separare

o Exemplu de număr

o Producător

o Date despre performanţa ultimilor separări verificate

o Date cînd separarea a fost instalată (sau reinstalată după neglijenţă)

o Cauza de neglijare

o Numele persoanei care a instalat sau reamplasat captatorul

o Potenţialul economic de pierderi dacă captatorul nu sa deschis

o Potenţialul de producere dacă separatorului sa deschis

o Potenţialul de producere dacă separatorului sa închis

o Semnalizarea dacă separatorului sa deschis

o Semnalizarea dacă separatorului sa închis

În cazul în care o analiză de evaluare detaliată a unui captator de abur se realizează la o

instalaţie industrială, este dificil de cuantificat potenţialul beneficiul al unui program de

management pentru un captator de abur. Cu toate acestea, istoric şi statistic a fost dovedit că

captatoarele de abur pot fi o sursa de risipa de energie semnificativă, în cazul în care nu sunt

înlocuite sau reparate, ceea ce cauzează probleme de producţie şi afectează negativ fiabilitatea

sistemului.

SUA instrument US DOE SSAT oferă o estimare la un nivel foarte ridicat al potenţialului de

energie şi a posibilităţilor de economii de costuri prin implementarea unui programul de

management şi de întreţinere eficient al captatoarelor de abur. Aceasta se bazează eşuarea

istorică a captatoarelor, a numărului de captatoare în instalaţie şi evaluarea captatoarelor de abur,

urmată de reparare şi / sau înlocuirea acestora.

8.3.2 Recuperarea condensatului cît mai mult posibil

Condensatul este produs după ce abururul şi-a transferat toată energia termică şi condensatul în

apă. Există o cantitate semnificativă de energie termică în continuare asociat cu condensatul.

Fiecare unitate de condensat recuperat implică mai puţină apă de ados necesară. Prin urmare,

returnarea condensatului suplimentar, constituie:

o Reducerea energie necesare în degazor

o Reducerea apei de adaos

o Reducerea tratamentului chimic al apei

o Reducerea apei necesară pentru canalizare

o A putea reduce apa de adaos



Optimizarea recuperării condensatului începe prin evaluarea curentă de condensat returnat.

Condensatul întors ar trebui să fie evaluat bazat pe diferite niveluri ale colectorului. În instalaţiile

industriale mari, care au o distribuţie extinsă a sistemului de abur şi o multitudine de utilizări

finale de abur, recuperarea condensatului depinde de următorii factori:

o Nivele de contaminare

o Costul echipamentului de ecuperare

o Costul conductelor de condensat

Tehnologia comercială este acum disponibilă, pentru a monitoriza nivelurile de contaminanţii de

condensat, într-un timp real. Aceste tehnologii au fost implementate cu succes în foarte multe

instalaţii industriale pentru a colecta condensatul agresiv pe toate căile posibile, inclusiv acele

domenii care pot avea o probabilitate de condensat contaminat. Funcţionalitatea lor se bazează pe

monitorizarea unui anumit nivel de noxe de conductibilitate sau de condensat şi, odată ce aceste

niveluri sunt depăşite, atunci se deschide o supapă de depozit în sistemul de canalizare a

condensatului şi simultan opreste revenirea la instalaţia din cazan. Fiecare situaţie trebuie să fie

evaluată pe bază de merit şi de aplicare. Uneori, aceasta nu poate fi rentabilă de a colecta o

cantitate mică de condensat şi să se supună unui risc ridicat privind contaminarea sistemul de apa

de alimentare din cazan.

Costul echipamentului de recuperare şi al conductelor depind de locaţia fizică a utilizării finale

de abur în comparaţie cu cazanul de la centrală şi de distanţa cu care condensatul va trebui să

pătrundă în cazanul centralei În plus, trebuie de luat în considerare că condensatul returnat este

pompat electric utilizînd presiunea aburului şi o staţie de ridicare.

Receptoarele de condensat pot servi ca un punct de colectare la nivel local şi ajută la reducerea

costurilor de proiect de pompare individuală înapoi a condensatului pentru fiecare utilizator final.

În plus, receptoarele de condensat şi rezervoare de abur reduc cantitatea de abur care intră în

conductele de retur şi acest fapt diminuează restricţiile de curgere în conductele retur. Acesta va

ajuta, de asemenea, pentru a elimina ciocanul de apă din sistemele de condensat returnat.

Suma condensatului care urmează să fie recuperate poate fi obţinută în mai multe moduri

diferite, inclusiv:

o Rata debitului de abur

o Mărimea aburului captat

o Balanţa energiei şi masei într-un proces final în schimbătorul de căldură

o Condiţii de design

o Echipamente necesare (precauţie extremă )

Exemplu

Un utilizator final într-o instalaţie utilizează abur pentru a incalzi fluxul de necesar. Condensatul

deseori este direcţionat canalulde canalizare. Metodologia de sfarmare şi de timp (cronometru)

indicată faptul că debitul de condensat a fost de 50 de litri / min. Estimarea energiei şi

economiilor de costuri asociate cu colectarea şi returnarea condensatului spre utilizatorul final.

Condensatul curent colectat în instalaţie revine la cazan cu temperatura de 70 ° C.



Implementarea unui sistem de recuperare a condensatului poate necesita un ventilator extern care

să colecteze tot condensatul. După care să fie direcţionat către cazanul centralei aşa cum este

prezentat în figura 29. Presupunem că condensatul returnat, de asemenea are o temperatură de

70 ° C, ceea ce este similar cu temperaturile de condensat returnate.

Figura 29: Sistemul condensatului returnat

(Sursa: US DOE BestPractices Steam EndUser Training)

Debitul masic necesar a fi returnat este calculat conform formulei:

condensatecondensatecondensate Vm

unde Vcondensate este debitul volumic şi ρcondensate este densitatea condensatului la temperatura de

sturaţie.

skgmcondensate / 81.0000,1

8.977

60

50

Cantitatea de energie termică în condensat, comparativ cu echivalentul apei de adaos se


makeupcondensatecondensatecondensate hhmQ

unde hcondensate este entalpia condensatului (293.1 Btu/lb) la 70°C şi hmakeup este entalpia apei de

adaos (83.9 Btu/lb) at 20°C. Aceste date sunt obţinute din tabelele de abur.

kWQ

hhmQ

condensate

makeupcondensatecondensatecondensate

5.1699.831.29381.0

High Pressure Steam

Heated

Material

Vent to

atmosphere

Level

Control

Insulated condensate return

Condensate temperature

entering boiler water

system is 70°C

Makeup water

temperature is 20°C

Condensate

Temperature

100°C

High Pressure Steam

Heated

Material

Vent to

atmosphere

Level

Control

Insulated condensate return

Condensate temperature

entering boiler water

system is 70°C

Makeup water

temperature is 20°C

Condensate

Temperature

100°C



Într-un sistem de abur industrial, apa de adaos va fi încălzită de abur în degazor. Acest lucru

implică faptul că economiile efective de combustibil de energie ar trebui să includă ineficienţele

cazanului. Prin urmare, combustibilul, energia şi economiile de costuri pentru condensatul

returnat, dintr-o perspectivă a sistemului se calculează după cum urmează:

yrHHV

TkQ

kWQ

Q

fuel

fuelsystem

condensate

boiler

condensatesystem

/500,166$144,40

760,8600,30.1212

21280.0

5.169

Calculele facute mai sus pentru condensatul de returnare, oferă o măsură foarte precisă a

posibilizăţii de optimizare. Cu toate acestea, revenirea impactului condensatului asupra întregului

sistem şi este, în general, recomandat să se utilizeze un model de sistem detaliat de abur pentru a

evalua efectele reale ale condensatului reîntors. Costurile de apă (inclusiv tratamentul chimic)

poate reprezenta o mare parte din economiile de costuri şi nu ar trebui să fie neglijate.

8.3.3 Recuperarea Condensatului cu o energie termică ridicată

Este clar din discuţiile de mai sus că cu cît condensatul returnat are temperaturi mai mari cu atît

este necesar mai puţină căldură în dezaerator. Acest lucru revine direct la economiile de costuri

de abur şi de energie. Această oportunitate de optimizare poate fi evaluată într-un mod foarte

asemănător cum sa explicat şi demonstrat în posibilitatea de mai sus. Dar colectarea şi returnarea

condensului la temperaturi ridicate poate necesita surse semnificative, care dacă nu sunt

prevăzute, ar putea duce la probleme operaţionale.

Cea mai mare preocupare sunt procesele care pot avea loc atunci cînd condensatul va fi returnat

în liniile procesului.Problema poate fi amplificată într-un sistem de tip cascadă, în cazul în care

condensul din locaţii diferite, se amestecă şi există diferenţe mari de temperatură între condensat.

Strategia de optimizare a sistemul de abur ţine cont de costurile suplimentare pentru ridicarea de

temperatura a condensatului returnat în comparaţie cu menţinerea unui receptor de condensat /

rezervor de ardere (cu un ventilator extern), pentru a elimina acest surplus de energie termică. În

funcţie de cantitatea de condensat, aceasta energie termica poate fi semnificativă şi fiecare efort

care trebuie făcut pentru a captura condensatul şi al redirecţiona înapoi în cazan cu cea mai mare

energie termică posibil.

8.3.4 Trecerea de la Condensat cu presiunea înaltă la abur cu presiune joasă

În instalaţiile industriale care utilizează abur la diferite niveluri de presiune, această oportunitate

de optimizare poate avea un impact semnificativ asupra costurilor de energie. Aşa cum am

menţionat mai devreme, condensatul conţine o cantitate însemnată de energie termică şi, dacă

acesta este la o presiune mai mare, poate fi colectat pentru a produce abur de joasă presiune. În

funcţie de localizarea şi proximitatea faţă de colectoare sau utilizări finale de abur, acest abur de

joasă presiune compensează direct abur "viu" din colectorul de joasă presiune.



Această oportunitate de optimizare va avea nevoie în mod clar de un model de sistem de abur

termodinamic solid pentru a evalua impactul economic real, cu ajutorul unui instrument US

DOE SSAT care ar putea oferi mijloacele necesare pentru a determina oportunitatea respectivă.

Figura 30 oferă o simplă completare snap-shot a unei balanţe de sistem de abur industrial

echilibrate în instrumentul SSAT pentru a ilustra impactul condensatului la o presiune înaltă

pentru a produce abur de presiune mai mică.

Figura 30: Trecerea de la Condensat cu presiunea înaltă la abur cu presiune joasă

Steam Leaks 1.0 t/h

0.0 t/h To MP

20.0 t/h 20.0 t/h 10.0 t/h 10.0 t/h

25 barg Users Traps Unrecovered 0.0 t/h

375 C Condensate

100% dry 10.0 t/h 9.0 t/h

0 kW

Steam Leaks 9.0 t/h 2.9 t/h

0.0 t/h To LP

40.1 t/h 40.1 t/h 20.0 t/h 29.1 t/h

10 barg Users Traps Unrecovered 0.0 t/h

360 C Condensate

100% dry 20.0 t/h 26.1 t/h

0 kW


0.0 t/h

70.5 t/h 70.5 t/h 35.3 t/h


325 C Condensate 61.4 t/h

100% dry 35.3 t/h

12273 kW

26660 kW

Trap Losses

0.0 t/h

Trap Losses

0.0 t/h

Heat Loss

0 kW

Heat Loss

0 kW

50091 kW

0.0 t/h

Trap Losses

Heat Loss

0 kW

T

T

T



9. OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A PRODUCERII

COMBINATE DE CĂLDURĂ ŞI ENERGIE (CET)

Aburul este produs într-o instalaţie industrială, pentru a furnizarea căldură proceselor. Cu toate

acestea, aburul poate fi, de asemenea, folosit pentru a genera energie sau pentru a conduce orice

echipamentmecanic rotative, cum ar fi spre ecemplu o pompă, un compresor, un ventilator, etc.

De obicei, această putere este generată prin intermediul turbinelor cu abur. Turbine cu abur nu

consuma abur şi, prin urmare, şi respectiv nu sunt tratate ca utilizatori finali de abur. Această

secţiune prezintă în detaliu diferitele tipuri de turbine cu abur, care poate fi găsit în instalaţiile

industriale şi oportunităţile de optimizare legate producerea combinată de căldură şu energie

(CET), cunoscută sub denumirea de cogenerare.


Pentru funcţionarea unei instalaţii industriale este nevoie simultan, atât de putere (energie), cît şi

energie termică (în formă de căldură). De obicei, centralele industriale au un acord de

aprovizionare cu o anumită companie de utilitati (şi un generator) ce trebuie să furnizeze o

anumită cantitate de energie electrică centralei. Există diferite tipuri de acorduri de putere, dar, în

general, o instalaţie industrială plăteşte un anumit cost pentru canitatea necesară de putere

pecare o cumpără de la reţeaua de furnizare a energiei electrice. Puterea furnizată de reţea de la

staţiile centrale de puteri, care se bazează pe ciclul Rankine, tipic au o eficienta termica de ~ 35-

42% . Acest lucru implică faptul că există o cantitate mare de energie termică pierdută în mediu

înconjurător (prin turnuri de răcire, prin apa râurilor, etc), la locul de generare a energiei

electrice.

Instalaţie industrială de asemenea cumpără, combustibil de la companii specializate pentru al

utiliza în procesele din cazane sau în alte procese directe de ardere pentru a furniza cererea de

energie termică necesară. Alternativ, o instalaţie industrială cu un sistem de abur poate opera un

ciclu încetinit, care poate produce energie printr-o turbină cu abur şi de a folosi apoi aburul de

evacuare pentru a satisface cererea proceselor termice. Eficienţa termică totală pentru o astfel de

instalaţie industrială de cogenerare poate fi de 70% sau chiar mult mai mare. Acesta este

motivul principal pentru punerea în aplicare a posibilităţilor de optimizare în sisteme de

cogenerare industriale. Putem obţine o cantitate semnificativă de economii de energie şi de

costuri, inclusiv obţinerea unei furnizări extrem de fiabilă ceea ce ţine de configuraţia de

alimentare într-un proces cogenerare în instalaţii industriale. Cu toate acestea, ar putea exista un

cost mare de capital , precum şi un potenţial de costuri de operare asociate cu posibilitatea de

optimizare a unui CET.

Aproape întotdeauna un CET va fi mult mai eficient în comparaţie cu centrale simple de

producere a energiei. Însă nu întodeauna costurile efective şi minime la un CET trebuie să fie

benefice pentru instalaţii industriale. Orice analiză a unei instalaţii industriale de cogenerare este

unică în felul ei şi respectiv trebuie să se facă independent de regulele interzise. Economiile

obţinute într-un proces de funcţionare la o CET depind de următorii factori:



o Costul util marginal electric şi de influienţă

o Costul marginal sau de influienţă a combustibilului

o Randamentul cazanului

o Randamentul turbinei cu abur

o Cererea termică

o Sincronizarea cererii de energie electrică şi termică

Principalele probleme la care de obicei este necesar de a da un răspuns în domeniul unui sistem

de cogenerare, sunt:

o Care este impactul economic real al cogenerării?

o Cînd va fi viabil?

De operat sau de ănchis

De instalat

o Ce schimbări s-ar produce dacă ar fi necesar într –un sistem de abur?

o Ce schimbări s-ar produce dacă ar fi necesar pentru un sistem electric şi pentru reţeaua de

conexiuni?

9.2 Turbine cu abur

O înţelegere mai aprofundată a operaţiunilor de turbine cu abur va avea loc atunci cînd va fi

optimizat sistemul de producere a aburului într-un sistem de cogenerare. Turbina cu abur este

instalaţia care transformă energia termică a aburului în putere de rotaţie. Turbinele cu abur

operează cu abur de înaltă presiune care trece printr- un ajutaj care creste viteza de abur şi

concentrează calea fluxului într-un jet de abur. Acest jet de abur de mare viteza este direcţionat

în aşa mod încît va lovi o paletă. Paleta este amenajată astfel încât jetul de abur va transfera

energia într-o forţă a paletei. Paleta este montat pe un ax, care este liber să se rotească. Ca

urmare forţa paletei se va convertit în cuplu de rotaţie şi într-o rotaţie a arborelui. Turbinele cu

abur sunt echipate cu un înveliş exterior de staţionare şi un arbore rotativ interior. Limitele

suprafeţelor exterioare vor reţine aburul şi servesc drept ancoră pentru ajutaje şi toate părţile

staţionare. Arborele de rotaţie este dotat cu palete ale turbinei şi servesc pentru a colecta şi de a

transfera puterea mecanică de la turbina.

O turbina de abur poate fi dotată cu o singură paletă de rotaţie sau cu mai multe palete de rotaţie

pe acelaşi ax. Un singur ajutaj direcţionează aburul către spre rotaţie saau mai multe ajutaje pot

direcţiona aburul către segmentele de rotaţie. Dacă o turbina are mai multe rânduri de palete de

asemenea va fi, echipată cu mai multe rânduri de palete. Paletele servesc pentru a colecta aburul

din ajutajele din amonte, creşte viteza aburului, direcţionează aburul într-un într-un jet

concentrat, şi conduce aburul către palete.

Toate turbinele cu abur primesc abur de presiune înaltă şi abur de presiune joasă. Bazat pe

operaţiunile lor şi configuraţiile de flux de abur, turbinele cu abur sunt clasificate după cum

urmează:

o Contrapresiune

o Extragere

o Condensare

o O combinaţie de mai sus



9.2.1 Turbină cu contrapresiune

O turbina de abur cu contrapresiune epuizează aburul pentru funcţionareaunui colector de abur,

cu o presiune care este mai presus decît presiunea atmosferică. Turbinele cu contrapresiune sunt,

de asemenea, cunoscute sub numele de turbine “crestate” şi turbine fără condensare. Turbinele

cu contrapresiune sunt cele mai comune turbine din instalaţiile industriale. Turbinele cu

contrapresiune sunt întotdeauna folosite în staţiile de reducere a presiunii şi întotdeauna vor fi

plasate înparalel cu staţiile de reducere a presiunii între două colectoare de abur. Turbinele cu

contrapresiune pot fi cu o singură treaptă (figura 31a) sau cu mai multe trepte (figura 31b). În

general, turbinele cu mai multe trepte sunt mai eficiente decât turbinele cu o singură treaptă.

(a) o treaptă (b) Mai multe trepte

Figura 31: Turbine cu abur cu contrapresiune


9.2.2 Turbină cu extragere

O turbina de extracţie şi contrapresiune este o turbină cu contrapresiune, cu unul sau mai multe

porturi suplimentare pentru extragerea de abur la presiuni intermediare între intrarea şi evacuarea

de abur. Turbinele de extracţie şi contrapresiune pot de asemenea funcţiona ca un sistem de

turbine de operare pe acelasi ax. Ele sunt foarte frecvent întâlnite în instalaţiile industriale care

au mai multecolectoare de abur sub presiune. Servesc un model excelent pentru echilibrarea

colectoarelor de abur si pentru eliminarea ventilării de abur pe colectoarele intermediare. Figura

32 prezinta o schema a unei turbine de extracţie şi contrapresiune.

.

Figura 32: Turbină de abur cu contrapresiune şi extragere


Hand valve

Stop valve

Overspeed

trip valve

Single Stage Backpressure Turbine

Hand valve

Stop valve

Overspeed

trip valve

Single Stage Backpressure Turbine

Extraction TurbineExtraction Turbine



9.2.3 Turbină cu condensaţie

O turbina de condensare nu direcţionează aburul spre colector, însă îl direcţionează, sub

presiunea atmosferică spre un condensator de suprafaţă. Calitatea termodinamică de abur

rezultat dintr-o turbină cu abur cu condensare este de obicei mai mare de 90%. Acesta conţine o

cantitate semnificativă de energie termică, deoarece intră în condensatorul de suprafaţă.

Condensatorul foloseşte apa din turnul de de răcire (sau apă de râu), în tuburi pentru a condensa

aburul de suprafaţă. Apa saturată (condensatul) este apoi eliminat din condensator şi pompat

înapoi spre cazan. Turbinele de condensare sunt unităţi mari şi utilizate în principal pentru a

genera energie sau a pune în funcţie echipamente mari mecanice, cum ar fi Centrifugile de răcire,

compresoarele de aer, etc. Figura 33 reprezintă schematic o turbină cu condensaţie.

Figura 33: Turbina cu condensat

(Courtesy: US DOE Steam BestPractices End User Training)

O turbina cu condensat şi extragere este o combinaţie de o turbină de extragere şi de una de

condensare. Este foarte frecvent utilizată pentru a echilibra simultan cerinţele de abur şi de

putere.

9.3 Randamentul turbinei cu abur

Eficienţa turbinei cu abur nu este "la fel" ca randamentul cazanului, care urmează prima lege a

termodinamicii. Eficienţa turbinei cu abur se referă la a doua lege a termodinamicii şi este o

comparaţie a operaţiunii procesului real a turbinei faţă de procesul perfect al aceleiaşi turbine

pentru aceleaşi condiţiile de intrare şi aceiaşi presiune de evacuare. Prin urmare, aceasta poartă

denumirea de eficienţa izontropică a turbinei.

Eficienţa izontropică a turbinei este o comparaţie a puterii arborelui într-un proces real de

funcţionare a turbinei şi a aceleiaşi puteri într-un proces perfect (ideal) cu aceleaşi condiţii de

intrare şi de ieşire de presiune (fără temperatură de ieşire). Matematic, aceasta este exprimată

după cum urmează:

idealexitinlet

actualexitinlet

idealexitinletsteam

actualexitinletsteam

turbine

turbine

hh

hh

hhm

hhm

TurbineIdealofPowerShaft

TurbineActualofPowerShaft



Exemplu

Calculaţi eficienţa izontropică a turbinei şi puterea generatp de arbore, produs de un sistem de

operare cu o turbina cu abur cu contrapresiune condiţiile de intrare ale aburului sunt de 25 bari şi

375 ° C. Condiţiile de evacuare: 2 bari şi 271 ° C. Fluxul de abur de acceleraţie a turbinei este de

21 Tph.

Proprietăţile termodinamice ale abur sunt obţinute din tabelele de abur pentru temperatura şi

condiţiile de presiune. Ele sunt după cum urmează:

Procesul real al turbinei:

Hinlet = 3,180.9 kJ/kg (bazată pe presiunea de 25 bari şi temperatura 375°C)

Hexit = 3,009.8 kJ/kg (bazată pe presiunea 2 bari şi temperatura 271°C)

Procesul ideal al turbinei:

Hinlet = 3,180.9 kJ/kg (bazată pe presiunea 25 bari şi temperatura 375°C)

Hexit = 2,692 kJ/kg (bazată pe presiunea 2 bari şi aceeaşi entropie ca-n condiţiile de bază)

Înlocuind informaţiile de mai sus, în ecuaţia privind eficienţa turbinei cu abur, obţinem:

35.0692,29.180,3

8.009,39.180,3

turbine

idealexitinlet

actualexitinlet

turbinehh

hh

Eficienţa izontropică a turbinei este de 35%. Puterea generată de arborele turbinese calculează ,

astfel:

kWW

hhmW

actual

actualexitinletsteamactual

000,18.009,39.180,3600,3

000,21

Puterea generată de arborele turbinei într.un proces ideal de asemenea, poate fi calculat calculat

conform ecuaţiilor de mai sus. Puterea generată de arborele turbinei într.un proces ideal va avea

valoarea maximă, atunci cînd sunt respectate condiţiile de intrare a aburului şi presiunea de

ieşire.

kWW

hhmW

ideal

idealexitinletsteamideal

850,2692,29.180,3600,3

000,21

O turbina cu abur poate avea un randament variat de la 15 – 85 %. O turbina cu abur, cu o

eficienţă izontropică scăzută indică faptul că abilitatea sa de a converti energia termică în putere

pe arborele turbinei este foarte joasă. Prin urmare, păstrează cea mai mare parte a energiei

termice în abur, deoarece se epuizează de la turbina cu contrapresiune şi este folosit pentru a

furniza cererea termică a proceselor industriale. Aceasta energie nu se pierde ca în cazul, în care

ar fi fost prima lege de eficienţă cum este în cazul randamentul cazanului.

Excepţie de la discuţia de mai sus este turbina cu condensare, care poate respingere toată energia

termică a mediului ambiant prin intermediul apei de răcire în condensatorul de suprafaţă.



9.4 Rata de abur

Rata de abur este expresia folosită pentru a descrie cantitatea de abur necesară pentru a produce o

anumita cantitate de energie. Acesta este utilizat pe o scară largă în industrie pentru a specifica

performanţa unui proces real al turbinei. Acesta poate fi legată de eficienţa turbinei pentru

condiţiile de intrare şi presiunile de evacuare. Cu toate acestea, rata de aburi este extrem de

dependentă de intrarea şi de condiţiile de evacuare. Supraîncărcarea de admisie a turbinei nu

poate schimba eficienţa izontropică a turbinei, dar se poate schimba în mod semnificativ rata de

abur. Prin urmare, se recomandă prudenţă atunci când se lucrează cu rate de abur şi compararea

performanţelor turbinei cu abur folosind ratele. Figura 34 prezintă un grafic tipic pentru corelarea

ratelor de abur şi eficienţa turbinei.

Figura 34: Eficienţa Turbinei cu Abur şi Rata Aburului

9.5 OPORTUNITĂŢI DE OPTIMIZARE A CET& Exemple Practice

Posibilitatea de optimizare a sistemelor de abur în cogenerare, aproape întotdeauna se bazează pe

înţelegerea beneficiul economic de modificare a operaţiunilor de turbine cu abur. În aplicaţii

industriale de cogenerare, două configuraţii majore a turbinei pot fi:

o Contrapresiune

o Condensare

9.5.1 Oportunităţi de optimizare a turbinei cu contrapresiune într-o CET

Această posibilitate există în special în instalaţiile industriale care au mai mult de un nivel de

presiune a aburului, în cazul în care este necesar abur final în procesele de utilizare. În plus,

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1000

20

40

60

80

100

120

Turbine Efficiency (%)

Ste

am

Ra

te (

kg

/hr/

kW

)

Inlet Pressure = 25 barsExhaust Pressure = 10 bars

Exhaust Pressure = 2 bars

Inlet Temperature = 375°C



având un flux continuu de abur sub presiune, prin reducerea de supape indică faptul că centrala

poate fi un exemplu foarte bun pentru a evalua o oportunitate de optimizare a turbinei cu

contrapresiune în cogenerare. Evaluarea oportunităţii de optimizare ar necesita utilizarea de

modele detaliate termodinamice a sistemelor de abur.Metodologia de evaluare este cel mai bine

explicată folosind un exemplu de instalaţie industrială prezentat mai jos.

Exemplu

Un cazan pe gaz metan, cu eficienţa 80%, produce abur supraîncălzit la 25 de bari şi 375 ° C.

Cererea termică pentru un proces final de utilizare este de 14.300 kW şi necesită abur la 2 bari.

În prezent, acest abur curge printr-un reductor (PRV). Condensatul saturat este evacuat din

procesul de încărcare de la 2 bari. Estimaţi beneficiul economic a oportunităţii de optimizare

pentru cogenerare în aplicare a unei turbine de abur de contrapresiune, care conduce în mod o

pompă de 1000 kW de energie electrică. Eficienţă izontropică a turbinei cu abur trebuie să fie

35%.Costul combustibilului este de $ 1/Nm3 şi costul energiei electrice este de $ 0.10/kWh.

Figura 35 descrie procesul curent de operare a unei centrale industriale. Bazată pe cererea finală

de energie termică în procesul final, debitul de abur ce curge prin PRV (PRV - Supapa de

reducere a presiunii) can be calculated as follows:

Tphskg

hh

Qm

hhmQ

condensatePRV

endusePRV

condensatePRVPRVenduse

63.19/ 45.52.5629.180,3

300,14

unde Qenduse este cererea de energie termică; hPRV este entalpia la ieşire din PRV şi de intrare în

procesul final şi hcondensate este entalpia condensatului ce părăseşte procesul.

Figura 35: Operaţiuni curente într-o centrală industrială utilizînd PRV

Posibilitatea de optimizare a procesului decogenerare va pune în aplicare o turbină cu abur cu

contrapresiune, care va reduce presiunea aburului de la 25 de bari la 2 bari. În acelaşi timp

Thermal demand:

2 bars LP steam

(14.3 MW)

PRV steam flow:

19.6 Tph

PRV steam discharge

temperature: 355°C

(isenthalpic)

Steam: 25 bars, 375°CPurchased

Electricity:

1,000 kW

$0.10/kWh

Fuel: Methane gas

($1/Nm3)

Thermal demand:

2 bars LP steam

(14.3 MW)

PRV steam flow:

19.6 Tph

PRV steam discharge

temperature: 355°C

(isenthalpic)

Steam: 25 bars, 375°CPurchased

Electricity:

1,000 kW

$0.10/kWh

Fuel: Methane gas

($1/Nm3)



arborele îşi va executa lucrul care va direcţiona pompa şi va compensa diferenţa de 1.000 kW de

energie electrică din reţea.Turbina cu abur, va extrage energia din abur şi o va transforma în

energie, reducând astfel entalpia aburului de ieşire de pe arborele turbinei. Acest lucru presupune

ieşirea aburului din turbina, cu o temperatură redusă în comparaţie cu PRV. Pentru a satisface

aceeaşi cerere de energie termică care persistă în procesul real de operare, prin urmare va exista

o creştere netă a debitului de masă de abur. Acest abur suplimentar va trebui să fie produs de

cazan şi respectiv costul energiei va creşte. Figura 36 reprezintă noua configuraţie a cererii

industriale cu turbină cu abur într-un proces de cogenerare.

Figure 36: Construcţia unei centrale industriale cu turbine cu abur în CET

Comparînd Figura 35 cu 36 observăm că temperatura aburul final utilizat scade de la 355°C la

271°C. Bazat utilizarea finală a cererii de energie termică, debitul de abur prin turbina cu abur

poate fi calculat după cum urmează:

Tphskg

hh

Qm

hhmQ

condensateturbine

enduseturbine

condensateturbineturbineenduse

0.21/ 83.52.5628.009,3

300,14

unde Qenduse este cererea de energie termică; hturbine este entalpia aburului la ieşire din turbină

hcondensate este entalpia condensatului ce părăseşte procesul.

Economiile de cost ale energiei electrice asociate cu procesul de optimizare a unui CET se

calculă conform formulelor:

yr

kTkW

electric

electricelectric

/ 000,876$10.0760,8000,1

Costul energiei creşte în dependenţă de oportunităţile de optimizare a CET şi se calculă conform:

Turbine isentropic

efficiency: 35%

Thermal demand:

2 bars; 14.3 MW

Steam flow

21 Tph

Steam: 28 bar(g), 375°C

Steam

temperature

271°C

Fuel: Methane gas

($1/Nm3)

Turbine isentropic

efficiency: 35%

Thermal demand:

2 bars; 14.3 MW

Steam flow

21 Tph

Steam: 28 bar(g), 375°C

Steam

temperature

271°C

Fuel: Methane gas

($1/Nm3)



yr

TkHHV

hhmm

fuel

fuel

fuel

fuelboiler

feedwatersteam

PRVturbinefuel

/ 000,038,1$

760,80.1144,4080.0

5.4639.180,3000,163.190.21

Prin urmare, beneficiul economic net din această oportunitate de optimizare de cogenerare este

dată după cum urmează:

yrCHP

fuelelectricCHP

/ 000,162$000,038,1000,876

Acest exemplu arată în mod clar faptul că posibilitatea de optimizare a CET nu este o strategie

viabilă în cererea pentru instalaţii industriale.

Folosind parametrii principali care influenţează beneficiul economic al posibilităţii de optimizare

a CET, sa executat o analiză a parametrilor. Rezultatele din aceasta analiza a parametrilor sunt

prezentate în tabelul 6 de mai jos şi indică în mod clar atunci când posibilitatea de optimizare a

CET poate fi justificată economic în aceste instalaţii industriale.

Tabela 6: Analiza ortunităţii de optimizare a parametrilor turbinei cu contrapresiune

la CET

Tabelul 6 a fost relizat cu ajutorul unui model de US DOE SSAT şi aplicarea unui proiect de

turbină cu abur. Costul impactului de putere, costurile impactului de combustibil, eficienţa

turbinei cu abur, impactului eficienţei cazanului sunt variate în mod individual pentru a obţine

rezultatele prezentate în tabel. O analiza detaliată a parametrilor va fi necesară pentu

oportunitatea de optimizare în procesul de cogenerare, pentru a demonstra şi a răspunde la toate

întrebările legate de viabilitatea economică şi posibilitatea de optimizare a unui CET.

9.5.2 Oportunitatea de optimizare a turbinei cu condensaţie la CET

Din punct de vedere al definiţiei de cogenerare, în sens strict, operaţiunile turbinelor cu

condensare nu se încadrează neapărat în conformitate cu posibilităţile de optimizare a procesului

de cogenerare. Cu toate acestea, ele vor fi utilizate, deoarece principiile de analiză sunt identice

cu cele care au fost discutate în cazurile turbinelor cu abur contrapresiune. Principala diferenţă

este că aburul care trece prin turbina de condensare nu se epuizează într-un colector de abur şi

nici nu satisface orice cerere termică. Acesta este, de fapt condensat în condensator de suprafaţă,

Power Cost Fuel CostTurbine

Efficiency

SSAT Boiler

Efficiency

Additional

Power

Additional

SteamCost Savings

($/kWh) ($/GJ) (%) (%) (kW) (Tph) ($K/yr)

0.100 25.0 35.0 81.7 998 1.5 (221)

0.125 25.0 35.0 81.7 998 1.5 (2)

0.100 12.5 35.0 81.7 998 1.5 325

0.100 5.4 35.0 86.7 998 1.5 650

0.100 25.0 65.0 81.7 1,853 2.8 (409)



la iesirea din turbina. Prin urmare, isi pierde toata energia termică spre apa de răcire ce curge

prin tuburile condensatorului de suprafaţă.Turbina de condensare are scop, de a maximiza

producţia de energie de la abur pentru a minimiza pierderile de energie termică în mediul

ambiant.

Factorii principali care influenţează operaţiunile turbinei cu condensare sunt:

o Impactul costurilor de energie

o Impactul costurilor de combustibil

o Randamentul turbinei

o Randametul cazanuluiBoiler efficiency

o Turbina cu presiune scăzută

Puterea generata de turbina este în funcţie de raportul de presiunea de intrare şi de ieţire. De

obicei, presiunea de intrare este presiunea aburului produs sau presiune scăzută din sistem a

colectorului.. Dar presiunea de ieşire joacă un rol foarte important în cantitatea de energie

produsă. Presiunea de ieşire din turbină este controlată de către condensatorul de suprafaţă şi

această presiune ar trebui să fie menţinută cît mai aproape de condiţiile reale de proiectare.

Există mai multe domenii în care presiunea condensatorului ar trebui menţinută la condiţiile de

proiectare, inclusiv:

o Eliminarea gazelor necondensabile din condensator

o Curăţarea periodică a condensatorului

o Aprovizionarea condensatorului cu apă la temperaturi reduse

o Aprovizionarea condensatorul cu apa de răcire suplimentară

Evaluarea oportunităţilor de optimizare a turbinei cu condensare într-un proces de cogenerare va

necesita o analiză detaliată a modelului sistemului termodinamic de abur , cum ar fi modelul US

DOE SSAT. Tabelul 7 prezintă o analiza a oportunităţii de optimizare a parametrilor turbinei cu

condensaţie la CET care foloseste aburul la parametri de intrare: 25 de bari, 375 ° C, iar

parametri de ieşire a aburului: presiunea de0,1 bar (absolută). Eficienţa cazan este menţinută la

80%, iar costul combustibilului şi a eficienţei turbinei este variat.

Table 7: Analiza oportunităţii de optimizare a parametrilor turbinei cu condensaţie

la CET

Condensing Turbine Impact Power Cost

Fuel Impact Condensing Power Cost [$/MWh]

Cost Turbine Isentropic Efficiency [%]

[$/GJ] 40 60 80

2.0 56 39 30

4.0 111 78 60

6.0 167 116 89

8.0 223 155 119

10.0 278 194 149

12.0 334 233 179

Steam inlet 25 bars

Steam inlet 375 °C

Steam exit 0.1 bar(a)

Condensing Turbine Impact Power Cost

Fuel Impact Condensing Power Cost [$/MWh]

Cost Turbine Isentropic Efficiency [%]

[$/GJ] 40 60 80

2.0 56 39 30

4.0 111 78 60

6.0 167 116 89

8.0 223 155 119

10.0 278 194 149

12.0 334 233 179

Steam inlet 25 bars

Steam inlet 375 °C

Steam exit 0.1 bar(a)



Tabelul 7 oferă informaţii cu privire la costurile de producţie a turbinei de condensare, bazate pe

diferite eficienţe izontropice a turbinei şi pe impactul costurilor de combustibil. După cum se

poate observa, pentru o instalaţie industrială care cumpără energie electrică utilă: 100 de dolari

pe MWh, acesta va fi doar un cost eficient pentru a rula turbina de condensare în cazul în care

costurile de combustibil sunt 2.0 dolari pe GJ sau mai mic, indiferent de eficienţa turbinei. Dar,

aşa cum impactul preţului la combustibil creşte pînă la 4.0 dolari pe GJ, eficienţă turbinei va

trebui să fie de 60% sau mai mare din punct de vedere benefic şi economic. Creşterea în

continuare a costului de operare a combustibilului pînă la $ 6.0 la GJ va fi nevoie de eficienţa

turbinei de 80% sau mai mare. Atunci când costurile ajung la $ 8.0 la GJ şi mai sus, operaţiunile

turbinelor cu condensare în proces de cogenerare, nu vor fi economice, dacă energia electrică

poate fi achiziţionat din reţeaua: de la 100 de dolari pe MWh.

Optimizarea oportunităţilor turbinei cu condensaţie la o CET, rezultă în urma mai multor

schimbări petrecute în procesele de curgere a debitului de abur. Menţinerea unei turbine cu

condensaţie în poziţie deschisă “ON” necesită funcţionarea unei alte turbine în poziţie deschisă ,

iar menţinerea turbinei cu condensaţie în poziţie închisă “OFF” poate duce închiderea cazanului.

Aceste modificări pot schimba impact şi costurile de combustibil într-un cazan. Trebuie de luat

în consideraţie că toate analizele economice ţin cont de schimbarea debitului de abur.



10. CONCLUZII & URMĂTORII PAŞI

Acest manual de instruire oferă o imagine de ansamblu a cititorilor despre diferite căi de

investigare a funcţionării unui sistem de abur industrial. Există mai multe oportunităţi de

optimizare şi Exemple practice, ce pot fi implementate pentru a minimiza costurile de operare,

pentru a îmbunătăţi operaţiunile generale ale sistemului şi de reducere a emisiilor de GES.

Fiecare dintre aceste domenii a fost discutat în detaliu în acest Manual de instruire şi este

rezumat în secţiunea de mai jos.

10.1 Oportunităţi de optimizare a sistemului de abur& Exemple eficiente

Acest capitol rezumă toate oportunităţile sistemului de abur şi Exemplele practice, identificate

într-o instalaţie industrială. Această secţiune ar trebui să servească, de asemenea, ca o listă de

verificare pentru consultanţii în domeniul energetic şi utilizatorilor din sistem, a se asigura că

sistemele de abur funcţiuncţionează în dependenţă de configuraţiile lor de optimizare. Deşi ar

putea exista mai multe obiective pentru a optimizarea sistemul de abur, obiectivul principal

pentru acest Manual de instruire a fost de a minimiza costurile de operare.

10.1.1 Oportunităţi de optimizare a sistemului de producere a aburului & Exemple eficiente

Există o multitudine de oportunităţi de optimizare a sistemului de producere a aburului, de

asemenea un set de exemple practice eficiente:

○ Minimizarea excesului de aer

○ Instalarea echipamentelor de recuperare a căldurii

○ Curăţirea suprafeţelor de transfer de căldură

○ Sporirea tratării chimice a apei

○ Instalarea unui controlor automat în cazanul de purjare

○ Recuperarea energiei din cazanul de purjare

○ Adăugarea/restaurarea cazanelor refractate

○ Minimizarea numărului de cazane de lucru

○ Investigarea schimbului de combustibil

○ Optimizarea operaţiunilor degazorului

10.1.2 Oportunităţi de optimizare a sistemului de distribuţie a aburului & Exemple eficiente

Există o serie de oportunităţi de optimizare a sistemului de distribuţie a aburului şi la fel o serie

de exemple practice eficiente, care includ:

○ Repaararea scurgerilor de abur

○ Minimizarea aburului ventilat

○ Asigurarea că conductele, supapele, rezervoarele şi recipientele sistemului de abur sunt bine

izolate

○ Izolarea aburului de liniile neutilizabile

○ Minimizarea debitului prin staţiile de reducere a presiunii

○ Reducerea căderii de presiune în colectoare

○ Scurgeri de condensat din colectoarele de abur



10.1.3 Oportunităţi de Optimizare a utilizării finale de abur & Exemple

Este extrem de dificil de a acoperi utilizări finale de abur, care sunt specifice proceselor

industriale şi centralelor. Procesul de integrare şi de utilitate conduce la optimizarea globală a

sistemului energetic al centralelor, iar beneficiile sunt greu de obţinut. În configuraţia clasică,

principalele strategii de optimizare a aburului în zona de utilizare final sunt:

o Eliminarea sau reducerea aburului utilizat în proces

o Îmbunătăţirea eficienţei procesului şi eliminării utilizării aburului eliminate necorespunzător

o Utilizarea aburului la presiune joasă ce ar permite generarea de energie electrică

o Reducerea cererii de abur de către sursa reziduală

o Aprovizionarea cu abur de joasă presiune, pentru a satisface cererea de proces, care ar utiliza

aburul sub o presiune mult mai mare.

10.1.4 Oportunităţi de Optimizare a zonei de condensat returnat & Exemple eficiente

Există o serie de oportunităţi de optimizare a zonei de condensat returnat şi exemple practice

efective dintre care, putem:

○ Implementarea unui program efectiv de gestionare şi menţinere a captatoarelor de abur

○ Recuperarea condensatului disponibil(cît mai mult posibil)

○ Recuperarea condensatului de la energia termică posibilă

○ Utilizarea condensatului la o presiune înaltă pentru obţinerea aburului de joasă presiune

10.1.5 Oportunităţi de Optimizare a sistemelor combinate de căldură şi energie & Exemple

Posibilitatea de optimizare a sistemelor de abur industrial de cogenerare, aproape întotdeauna se

bazează pe înţelegerea beneficiul economic de modificare a operaţiunilor de turbine cu abur. În

aplicaţiile industriale de cogenerare, două configuraţii majore ale turbinei sunt întâlnite şi acestea

includ:

o Contrapresiunea

o Condensatul

10.2 Următorii paşi

Aceşti paşi sunt anticipaţi elaborării ghidului de utilizare actual, a optimizării sistemului de abur

cititorii ar trebui să fie capabili să utilizeze diverse instrumente şi resurse discutete în capitolele

de analiză a evaluării sistemului de abur.

Consultanţii în domeniul energetic şi utilizatorii finali din industrie ar trebui să elaboreze un plan

de acţiune pentru evaluarea sistemelor de abur. Acestea ar trebui să înceapă cu o definire şi cu un

instrument simplu de culegere de informaţii, care să le permită să înţeleagă sistemul de abur

industrial şi să fie evaluat la un nivel ridicat.

În primul rînd ar trebui identificate toate exemple practice, în prezent sunt puse în aplicare în

sistemul de abur industrial.

Al doilea pas ar trebui să fie pentru a identifica zonele oportunităţilor de optimizare şi de a

dezvolta un plan de acţiune, inclusiv de colectare a datelor, metodologii de evaluare a

beneficiilor economice pentru oportunitatea şi prezentarea lor, şi să se gestioneze într-un mod

uşor de înţeles.



Al treilea pas ar trebui să fie efectuă o evaluare a sistemului de abur industrial şi utilizarea

tuturor elementelor şi resurselor identificate în Ghidul de utilizare actual.

Al patrulea pas ar trebui să fie, întocmirea unei analize detaliate cu privire la evaluarea

oportunităţilor de optimizare a sistemului de abur, elaborarea unui raport pentru specificarea

tuturor posibilităţilor de optimizare şi a potenţialul total de economii. Acest raport ar trebui să

precizeze, de asemenea, următorii paşi pe care ar trebui să –I aibă o instalaţie industrială şi să

pună în aplicare fiecare dintre aceste oportunităţile de optimizare. Un nivel de primă cauză este

determinarea costului punerii în aplicare a tuturor posibilităţilor de optimizare.



REFERINŢE

1. US Department of Energy Industrial Technologies Program – Steam BestPractices Software

Tools Suite - http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/software.html

2. US Department of Energy Industrial Technologies Program – Steam BestPractices

Publications - http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/publications.asp

3. Harrell, Greg, Steam System Survey Guide, ORNL/TM-2001/263, May 2002.

4. US Department of Energy’s Industrial Technologies Program, Improving Steam System

Performance – A Sourcebook for Industry, September 2010.

5. The American Society of Mechanical Engineers, Fired Steam Generators – Performance

Test Codes, ASME PTC-4, 2008.

6. Heinz, B. and Singh, M., Steam Turbines – Design, Applications and Rerating, 2nd

Edition,

McGraw Hill, 2009.

7. Flynn, D., The NALCO Water Handbook, 2nd

Edition, 2009.

8. Avallone, E., Baumeister, T. and Sadegh, A., Marks’ Standard Handbook for Mechanical

Engineers, 11th

Edition, 2006.

9. Green, D. and Perry, R., Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 8th

Edition, 2007.

10. Kenneth, O., Industrial Boiler Management: An Operator’s Guide.

11. Moran, M. and Shapiro, H., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 6th

Edition,

John Wiley & Sons, Inc., 2008.

12. Lemmon E. W., Huber M. L. and McLinden M. O., REFPROP, NIST Standard Reference

Database 23, version 9.0, 2010.

http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/software.html

http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/publications.asp

Page 96 of 109

ANEXA A: TABELE PENTRU ABUR (din REFPROP)

A.1 Proprietăţile Vaporilor şi Lichidului Saturat (după Presiune)

Temperature Absolute Pressure Liquid Density Vapor Density Liquid Enthalpy Vapor Enthalpy Liquid Entropy Vapor Entropy

oC bar kg/m3 kg/m3kJ/kg kJ/kg kJ/kg-K kJ/kg-K

81.32 0.50 970.940 0.309 340.54 2645.20 1.0912 7.5930

99.61 1.00 958.630 0.590 417.50 2674.90 1.3028 7.3588

111.35 1.50 949.920 0.863 467.13 2693.10 1.4337 7.2230

120.21 2.00 942.940 1.129 504.70 2706.20 1.5302 7.1269

127.41 2.50 937.020 1.392 535.34 2716.50 1.6072 7.0524

133.52 3.00 931.820 1.651 561.43 2724.90 1.6717 6.9916

138.86 3.50 927.150 1.908 584.26 2732.00 1.7274 6.9401

143.61 4.00 922.890 2.163 604.65 2738.10 1.7765 6.8955

147.90 4.50 918.960 2.416 623.14 2743.40 1.8205 6.8560

151.83 5.00 915.290 2.668 640.09 2748.10 1.8604 6.8207

155.46 5.50 911.850 2.919 655.76 2752.30 1.8970 6.7886

158.83 6.00 908.590 3.169 670.38 2756.10 1.9308 6.7592

161.98 6.50 905.510 3.418 684.08 2759.60 1.9623 6.7322

164.95 7.00 902.560 3.666 697.00 2762.80 1.9918 6.7071

167.75 7.50 899.740 3.914 709.24 2765.60 2.0195 6.6836

170.41 8.00 897.040 4.161 720.86 2768.30 2.0457 6.6616

172.94 8.50 894.430 4.407 731.95 2770.80 2.0705 6.6409

175.35 9.00 891.920 4.654 742.56 2773.00 2.0940 6.6213

177.66 9.50 889.480 4.900 752.74 2775.10 2.1165 6.6027

179.88 10.00 887.130 5.145 762.52 2777.10 2.1381 6.5850

182.01 10.50 884.840 5.390 771.94 2778.90 2.1587 6.5681

184.06 11.00 882.620 5.635 781.03 2780.60 2.1785 6.5520

186.04 11.50 880.460 5.880 789.82 2782.20 2.1976 6.5365

187.96 12.00 878.350 6.125 798.33 2783.70 2.2159 6.5217

189.81 12.50 876.290 6.370 806.58 2785.10 2.2337 6.5074

191.60 13.00 874.280 6.614 814.60 2786.50 2.2508 6.4936

193.35 13.50 872.310 6.859 822.39 2787.70 2.2674 6.4803

195.04 14.00 870.390 7.103 829.97 2788.80 2.2835 6.4675

196.69 14.50 868.500 7.348 837.35 2789.90 2.2992 6.4550

198.29 15.00 866.650 7.592 844.56 2791.00 2.3143 6.4430

199.85 15.50 864.840 7.837 851.59 2791.90 2.3291 6.4313

201.37 16.00 863.050 8.082 858.46 2792.80 2.3435 6.4199

202.86 16.50 861.300 8.326 865.17 2793.70 2.3575 6.4089

204.31 17.00 859.580 8.571 871.74 2794.50 2.3711 6.3981

205.73 17.50 857.890 8.816 878.17 2795.20 2.3845 6.3877

207.11 18.00 856.220 9.061 884.47 2795.90 2.3975 6.3775

208.47 18.50 854.580 9.306 890.65 2796.60 2.4102 6.3675

209.80 19.00 852.960 9.551 896.71 2797.20 2.4227 6.3578

211.10 19.50 851.370 9.796 902.66 2797.80 2.4348 6.3483

212.38 20.00 849.800 10.042 908.50 2798.30 2.4468 6.3390

Page 97 of 109

Temperature Absolute Pressure Liquid Density Vapor Density Liquid Enthalpy Vapor Enthalpy Liquid Entropy Vapor EntropyoC bar kg/m3 kg/m3

kJ/kg kJ/kg kJ/kg-K kJ/kg-K213.63 20.50 848.250 10.287 914.24 2798.80 2.4584 6.3299

214.86 21.00 846.720 10.533 919.87 2799.30 2.4699 6.3210

216.06 21.50 845.210 10.779 925.42 2799.70 2.4811 6.3123

217.25 22.00 843.720 11.026 930.87 2800.10 2.4921 6.3038

218.41 22.50 842.240 11.272 936.24 2800.50 2.5029 6.2954

219.56 23.00 840.790 11.519 941.53 2800.80 2.5136 6.2872

220.68 23.50 839.350 11.766 946.74 2801.10 2.5240 6.2791

221.79 24.00 837.920 12.013 951.87 2801.40 2.5343 6.2712

222.88 24.50 836.510 12.260 956.92 2801.70 2.5443 6.2634

223.95 25.00 835.120 12.508 961.91 2801.90 2.5543 6.2558

225.01 25.50 833.740 12.756 966.82 2802.10 2.5640 6.2483

226.05 26.00 832.370 13.004 971.67 2802.30 2.5736 6.2409

227.07 26.50 831.020 13.253 976.46 2802.50 2.5831 6.2336

228.08 27.00 829.680 13.501 981.18 2802.70 2.5924 6.2264

229.08 27.50 828.360 13.750 985.85 2802.80 2.6016 6.2194

230.06 28.00 827.040 14.000 990.46 2802.90 2.6106 6.2124

231.02 28.50 825.740 14.250 995.01 2803.00 2.6195 6.2056

231.98 29.00 824.450 14.500 999.51 2803.10 2.6283 6.1988

232.92 29.50 823.170 14.750 1004.00 2803.10 2.6370 6.1921

233.85 30.00 821.900 15.001 1008.30 2803.20 2.6455 6.1856

234.77 30.50 820.640 15.251 1012.70 2803.20 2.6540 6.1791

235.68 31.00 819.390 15.503 1017.00 2803.20 2.6623 6.1727

236.57 31.50 818.150 15.754 1021.20 2803.20 2.6706 6.1664

237.46 32.00 816.920 16.006 1025.40 2803.10 2.6787 6.1602

238.33 32.50 815.710 16.259 1029.60 2803.10 2.6867 6.1540

239.20 33.00 814.490 16.512 1033.70 2803.00 2.6946 6.1479

240.05 33.50 813.290 16.765 1037.80 2803.00 2.7025 6.1419

240.90 34.00 812.100 17.018 1041.80 2802.90 2.7102 6.1360

241.73 34.50 810.910 17.272 1045.80 2802.80 2.7178 6.1301

242.56 35.00 809.740 17.526 1049.80 2802.60 2.7254 6.1243

243.37 35.50 808.570 17.781 1053.70 2802.50 2.7329 6.1186

244.18 36.00 807.410 18.036 1057.60 2802.40 2.7403 6.1129

244.98 36.50 806.250 18.291 1061.50 2802.20 2.7476 6.1073

245.77 37.00 805.100 18.547 1065.30 2802.10 2.7549 6.1018

246.56 37.50 803.960 18.803 1069.10 2801.90 2.7620 6.0963

247.33 38.00 802.830 19.059 1072.80 2801.70 2.7691 6.0908

248.10 38.50 801.710 19.316 1076.50 2801.50 2.7761 6.0854

248.86 39.00 800.590 19.574 1080.20 2801.30 2.7831 6.0801

249.61 39.50 799.470 19.832 1083.90 2801.10 2.7900 6.0748

250.35 40.00 798.370 20.090 1087.50 2800.80 2.7968 6.0696

251.09 40.50 797.270 20.349 1091.10 2800.60 2.8035 6.0644

251.82 41.00 796.170 20.608 1094.70 2800.30 2.8102 6.0592

252.55 41.50 795.080 20.867 1098.20 2800.10 2.8168 6.0542

253.26 42.00 794.000 21.127 1101.70 2799.80 2.8234 6.0491

253.98 42.50 792.930 21.388 1105.20 2799.50 2.8299 6.0441

254.68 43.00 791.850 21.649 1108.70 2799.20 2.8363 6.0391

255.38 43.50 790.790 21.910 1112.10 2798.90 2.8427 6.0342

256.07 44.00 789.730 22.172 1115.50 2798.60 2.8490 6.0293

256.76 44.50 788.670 22.434 1118.90 2798.30 2.8553 6.0245

257.44 45.00 787.620 22.697 1122.20 2797.90 2.8615 6.0197

Page 98 of 109



258.78 46.00 785.530 23.224 1128.90 2797.30 2.8738 6.0102

259.44 46.50 784.500 23.488 1132.20 2796.90 2.8799 6.0055

260.10 47.00 783.470 23.753 1135.50 2796.50 2.8859 6.0009

260.75 47.50 782.440 24.018 1138.70 2796.20 2.8918 5.9963

261.40 48.00 781.420 24.284 1141.90 2795.80 2.8978 5.9917

262.04 48.50 780.400 24.550 1145.10 2795.40 2.9036 5.9871

262.68 49.00 779.380 24.816 1148.30 2795.00 2.9095 5.9826

263.31 49.50 778.370 25.084 1151.50 2794.60 2.9153 5.9781

263.94 50.00 777.370 25.351 1154.60 2794.20 2.9210 5.9737

264.56 50.50 776.370 25.619 1157.80 2793.80 2.9267 5.9692

265.18 51.00 775.370 25.888 1160.90 2793.40 2.9323 5.9648

265.79 51.50 774.380 26.157 1164.00 2792.90 2.9380 5.9605

266.40 52.00 773.390 26.427 1167.00 2792.50 2.9435 5.9561

267.01 52.50 772.400 26.697 1170.10 2792.00 2.9491 5.9518

267.61 53.00 771.420 26.968 1173.10 2791.60 2.9546 5.9475

268.20 53.50 770.440 27.240 1176.10 2791.10 2.9600 5.9433

268.79 54.00 769.460 27.512 1179.10 2790.70 2.9654 5.9391

269.38 54.50 768.490 27.784 1182.10 2790.20 2.9708 5.9348

269.97 55.00 767.520 28.057 1185.10 2789.70 2.9762 5.9307

270.54 55.50 766.550 28.331 1188.00 2789.20 2.9815 5.9265

271.12 56.00 765.590 28.605 1191.00 2788.70 2.9868 5.9224

271.69 56.50 764.630 28.879 1193.90 2788.20 2.9920 5.9183

272.26 57.00 763.670 29.155 1196.80 2787.70 2.9972 5.9142

272.82 57.50 762.720 29.431 1199.70 2787.20 3.0024 5.9101

273.38 58.00 761.770 29.707 1202.60 2786.70 3.0075 5.9061

273.94 58.50 760.820 29.984 1205.40 2786.20 3.0126 5.9021

274.49 59.00 759.880 30.262 1208.30 2785.70 3.0177 5.8981

275.04 59.50 758.940 30.540 1211.10 2785.10 3.0228 5.8941

275.58 60.00 758.000 30.818 1213.90 2784.60 3.0278 5.8901

276.13 60.50 757.060 31.098 1216.70 2784.00 3.0328 5.8862

276.67 61.00 756.130 31.378 1219.50 2783.50 3.0377 5.8823

277.20 61.50 755.200 31.658 1222.30 2782.90 3.0427 5.8784

277.73 62.00 754.270 31.940 1225.10 2782.40 3.0476 5.8745

278.26 62.50 753.340 32.221 1227.80 2781.80 3.0524 5.8706

278.79 63.00 752.420 32.504 1230.50 2781.20 3.0573 5.8668

279.31 63.50 751.500 32.787 1233.30 2780.60 3.0621 5.8630

279.83 64.00 750.580 33.070 1236.00 2780.10 3.0669 5.8592

280.34 64.50 749.660 33.355 1238.70 2779.50 3.0716 5.8554

280.86 65.00 748.750 33.640 1241.40 2778.90 3.0764 5.8516

281.37 65.50 747.840 33.925 1244.10 2778.30 3.0811 5.8478

281.87 66.00 746.930 34.211 1246.70 2777.70 3.0858 5.8441

282.38 66.50 746.020 34.498 1249.40 2777.10 3.0904 5.8404

282.88 67.00 745.110 34.786 1252.00 2776.40 3.0951 5.8367

283.38 67.50 744.210 35.074 1254.70 2775.80 3.0997 5.8330

283.87 68.00 743.310 35.363 1257.30 2775.20 3.1043 5.8293

284.37 68.50 742.410 35.652 1259.90 2774.60 3.1088 5.8256

284.86 69.00 741.510 35.943 1262.50 2773.90 3.1134 5.8220

285.34 69.50 740.620 36.234 1265.10 2773.30 3.1179 5.8184

285.83 70.00 739.720 36.525 1267.70 2772.60 3.1224 5.8148

Page 99 of 109



286.79 71.00 737.940 37.110 1272.80 2771.30 3.1313 5.8076

287.27 71.50 737.050 37.404 1275.30 2770.70 3.1358 5.8040

287.74 72.00 736.170 37.698 1277.90 2770.00 3.1402 5.8004

288.21 72.50 735.280 37.993 1280.40 2769.30 3.1446 5.7969

288.68 73.00 734.400 38.289 1282.90 2768.60 3.1489 5.7933

289.15 73.50 733.520 38.585 1285.40 2768.00 3.1533 5.7898

289.61 74.00 732.640 38.883 1287.90 2767.30 3.1576 5.7863

290.08 74.50 731.760 39.181 1290.40 2766.60 3.1619 5.7828

290.54 75.00 730.880 39.479 1292.90 2765.90 3.1662 5.7793

290.99 75.50 730.010 39.779 1295.40 2765.20 3.1705 5.7758

291.45 76.00 729.140 40.079 1297.90 2764.50 3.1747 5.7723

291.90 76.50 728.260 40.380 1300.30 2763.80 3.1789 5.7689

292.35 77.00 727.390 40.681 1302.80 2763.10 3.1832 5.7654

292.80 77.50 726.520 40.983 1305.20 2762.30 3.1874 5.7620

293.25 78.00 725.660 41.287 1307.70 2761.60 3.1915 5.7586

293.69 78.50 724.790 41.591 1310.10 2760.90 3.1957 5.7552

294.13 79.00 723.920 41.895 1312.50 2760.20 3.1998 5.7518

294.57 79.50 723.060 42.201 1314.90 2759.40 3.2040 5.7484

295.01 80.00 722.200 42.507 1317.30 2758.70 3.2081 5.7450

295.44 80.50 721.330 42.814 1319.70 2757.90 3.2122 5.7416

295.88 81.00 720.470 43.122 1322.10 2757.20 3.2162 5.7383

296.31 81.50 719.620 43.430 1324.50 2756.40 3.2203 5.7349

296.74 82.00 718.760 43.740 1326.80 2755.70 3.2243 5.7316

297.16 82.50 717.900 44.050 1329.20 2754.90 3.2284 5.7282

297.59 83.00 717.040 44.361 1331.60 2754.10 3.2324 5.7249

298.01 83.50 716.190 44.673 1333.90 2753.40 3.2364 5.7216

298.43 84.00 715.340 44.985 1336.30 2752.60 3.2403 5.7183

298.85 84.50 714.480 45.299 1338.60 2751.80 3.2443 5.7150

299.27 85.00 713.630 45.613 1340.90 2751.00 3.2483 5.7117

299.69 85.50 712.780 45.928 1343.30 2750.20 3.2522 5.7084

300.10 86.00 711.930 46.244 1345.60 2749.40 3.2561 5.7051

300.51 86.50 711.080 46.561 1347.90 2748.60 3.2600 5.7018

300.92 87.00 710.230 46.879 1350.20 2747.80 3.2639 5.6986

301.33 87.50 709.390 47.198 1352.50 2747.00 3.2678 5.6953

301.74 88.00 708.540 47.517 1354.80 2746.20 3.2717 5.6921

302.14 88.50 707.690 47.837 1357.10 2745.40 3.2755 5.6888

302.54 89.00 706.850 48.159 1359.30 2744.60 3.2793 5.6856

302.95 89.50 706.010 48.481 1361.60 2743.80 3.2832 5.6824

303.34 90.00 705.160 48.804 1363.90 2742.90 3.2870 5.6791

303.74 90.50 704.320 49.128 1366.10 2742.10 3.2908 5.6759

304.14 91.00 703.480 49.453 1368.40 2741.30 3.2946 5.6727

304.53 91.50 702.640 49.778 1370.60 2740.40 3.2983 5.6695

304.93 92.00 701.800 50.105 1372.90 2739.60 3.3021 5.6663

305.32 92.50 700.960 50.433 1375.10 2738.70 3.3058 5.6631

305.71 93.00 700.120 50.761 1377.40 2737.90 3.3096 5.6599

306.09 93.50 699.280 51.091 1379.60 2737.00 3.3133 5.6568

306.48 94.00 698.440 51.421 1381.80 2736.20 3.3170 5.6536

306.87 94.50 697.600 51.753 1384.00 2735.30 3.3207 5.6504

307.25 95.00 696.770 52.085 1386.20 2734.40 3.3244 5.6473

307.63 95.50 695.930 52.418 1388.40 2733.60 3.3281 5.6441

308.01 96.00 695.090 52.753 1390.60 2732.70 3.3317 5.6410

308.39 96.50 694.260 53.088 1392.80 2731.80 3.3354 5.6378

308.77 97.00 693.420 53.424 1395.00 2730.90 3.3390 5.6347

309.14 97.50 692.590 53.761 1397.20 2730.00 3.3427 5.6316

309.52 98.00 691.760 54.100 1399.40 2729.10 3.3463 5.6284

309.89 98.50 690.920 54.439 1401.60 2728.20 3.3499 5.6253

310.26 99.00 690.090 54.779 1403.70 2727.30 3.3535 5.6222

310.63 99.50 689.260 55.121 1405.90 2726.40 3.3571 5.6191

311.00 100.00 688.420 55.463 1408.10 2725.50 3.3606 5.6160

Page 100 of 109

A.2 Proprietăţile Vaporilor şi Lichidului Saturat după Temperatură)


kJ/kg kJ/kg kJ/kg-K kJ/kg-K10 0.01 999.650 0.009 42.02 2519.20 0.1511 8.8998

20 0.02 998.160 0.017 83.91 2537.40 0.2965 8.6660

30 0.04 995.610 0.030 125.73 2555.50 0.4368 8.4520

40 0.07 992.180 0.051 167.53 2573.50 0.5724 8.2555

50 0.12 988.000 0.083 209.34 2591.30 0.7038 8.0748

60 0.20 983.160 0.130 251.18 2608.80 0.8313 7.9081

70 0.31 977.730 0.198 293.07 2626.10 0.9551 7.7540

80 0.47 971.770 0.294 335.01 2643.00 1.0756 7.6111

90 0.70 965.300 0.424 377.04 2659.50 1.1929 7.4781

99.61 1.00 958.630 0.590 417.50 2674.90 1.3028 7.3588

100 1.01 958.350 0.598 419.17 2675.60 1.3072 7.3541

110 1.43 950.950 0.827 461.42 2691.10 1.4188 7.2381

120 1.99 943.110 1.122 503.81 2705.90 1.5279 7.1291

130 2.70 934.830 1.497 546.38 2720.10 1.6346 7.0264

140 3.62 926.130 1.967 589.16 2733.40 1.7392 6.9293

150 4.76 917.010 2.548 632.18 2745.90 1.8418 6.8371

160 6.18 907.450 3.260 675.47 2757.40 1.9426 6.7491

170 7.92 897.450 4.122 719.08 2767.90 2.0417 6.6650

180 10.03 887.000 5.159 763.05 2777.20 2.1392 6.5840

190 12.55 876.080 6.395 807.43 2785.30 2.2355 6.5059

200 15.55 864.660 7.861 852.27 2792.00 2.3305 6.4302

210 19.08 852.720 9.589 897.63 2797.30 2.4245 6.3563

220 23.20 840.220 11.615 943.58 2800.90 2.5177 6.2840

230 27.97 827.120 13.985 990.19 2802.90 2.6101 6.2128

240 33.47 813.370 16.749 1037.60 2803.00 2.7020 6.1423

250 39.76 798.890 19.967 1085.80 2800.90 2.7935 6.0721

260 46.92 783.630 23.712 1135.00 2796.60 2.8849 6.0016

270 55.03 767.460 28.073 1185.30 2789.70 2.9765 5.9304

280 64.17 750.280 33.165 1236.90 2779.90 3.0685 5.8579

290 74.42 731.910 39.132 1290.00 2766.70 3.1612 5.7834

300 85.88 712.140 46.168 1345.00 2749.60 3.2552 5.7059

310 98.65 690.670 54.541 1402.20 2727.90 3.3510 5.6244

311 100.00 688.420 55.463 1408.10 2725.50 3.3606 5.6160

Page 101 of 109

A.3 Proprietăţile Vaporilor Supraîncălziţi (după Presiune)

Temperature Absolute Pressure Density Enthalpy EntropyoC bar kg/m3

kJ/kg kJ/kg-K120 1.0 0.558 2716.60 7.4678

140 1.0 0.529 2756.70 7.5672

160 1.0 0.504 2796.40 7.6610

180 1.0 0.481 2836.00 7.7503

200 1.0 0.460 2875.50 7.8356

140 3.0 1.621 2739.40 7.0269

160 3.0 1.537 2782.60 7.1291

180 3.0 1.462 2824.60 7.2239

200 3.0 1.396 2865.90 7.3131

220 3.0 1.336 2906.80 7.3978

180 7.0 3.512 2799.40 6.7893

200 7.0 3.333 2845.30 6.8884

220 7.0 3.177 2889.50 6.9799

240 7.0 3.037 2932.70 7.0658

260 7.0 2.912 2975.20 7.1472

200 10.0 4.854 2828.30 6.6955

220 10.0 4.609 2875.50 6.7934

240 10.0 4.394 2920.90 6.8836

260 10.0 4.204 2965.10 6.9681

280 10.0 4.032 3008.60 7.0482

220 15.0 7.110 2850.20 6.5659

240 15.0 6.743 2900.00 6.6649

260 15.0 6.425 2947.40 6.7555

280 15.0 6.144 2993.30 6.8400

300 15.0 5.893 3038.20 6.9198

220 20.0 9.787 2821.60 6.3867

240 20.0 9.217 2877.20 6.4973

260 20.0 8.740 2928.50 6.5952

280 20.0 8.330 2977.10 6.6849

300 20.0 7.968 3024.20 6.7684

250 25.0 11.487 2880.90 6.4107

275 25.0 10.732 2947.40 6.5350

300 25.0 10.107 3009.60 6.6459

325 25.0 9.574 3069.10 6.7476

350 25.0 9.109 3127.00 6.8424

375 25.0 8.696 3183.90 6.9319

400 25.0 8.325 3240.10 7.0170

275 40.0 18.313 2887.30 6.2312

300 40.0 16.987 2961.70 6.3639

325 40.0 15.928 3029.50 6.4797

350 40.0 15.044 3093.30 6.5843

Page 102 of 109


kJ/kg kJ/kg-K375 40.0 14.284 3154.70 6.6809

400 40.0 13.618 3214.50 6.7714

425 40.0 13.026 3273.20 6.8570

300 60.0 27.632 2885.50 6.0703

325 60.0 25.389 2969.50 6.2137

350 60.0 23.668 3043.90 6.3357

375 60.0 22.269 3112.80 6.4441

400 60.0 21.088 3178.20 6.5432

425 60.0 20.068 3241.40 6.6352

450 60.0 19.170 3302.90 6.7219

300 80.0 41.188 2786.50 5.7937

325 80.0 36.488 2898.40 5.9851

350 80.0 33.361 2988.10 6.1321

375 80.0 31.007 3066.90 6.2561

400 80.0 29.117 3139.40 6.3658

425 80.0 27.538 3207.70 6.4655

450 80.0 26.182 3273.30 6.5579

325 100.0 50.308 2810.30 5.7596

350 100.0 44.564 2924.00 5.9459

375 100.0 40.719 3016.30 6.0911

400 100.0 37.827 3097.40 6.2141

425 100.0 35.509 3172.00 6.3229

450 100.0 33.578 3242.30 6.4219

475 100.0 31.923 3309.70 6.5135

Page 103 of 109

A.4 Proprietăţile lichidului subrăcit (după Presiune)


kJ/kg kJ/kg-K90 1.01 965.310 377.06 1.1928

65 1.01 980.550 272.18 0.8936

40 1.01 992.220 167.62 0.5724

10 1.01 999.700 42.119 0.1511

90 3.0 965.400 377.22 1.1927

65 3.0 980.640 272.34 0.8935

90 7.0 965.580 377.53 1.1924

65 7.0 980.810 272.68 0.8933

90 10.0 965.720 377.76 1.1922

65 10.0 980.950 272.92 0.8931

90 15.0 965.950 378.15 1.1918

65 15.0 981.160 273.34 0.8928

90 20.0 966.180 378.53 1.1915

65 20.0 981.380 273.75 0.8925

90 25.0 966.400 378.92 1.1911

65 25.0 981.600 274.17 0.8923

90 40.0 967.090 380.08 1.1900

65 40.0 982.260 275.41 0.8914

90 60.0 967.990 381.63 1.1886

65 60.0 983.120 277.07 0.8903

90 80.0 968.890 383.18 1.1872

65 80.0 983.990 278.72 0.8892

90 100.0 969.780 384.73 1.1858

65 100.0 984.850 280.38 0.8881

Page 104 of 109

ANEXA B: TABELELE PIERDERILOR PRIN COŞUL DE FUM (Bazată pe Modelul de ardere dezvoltat de Greg Harrell, Ph.D., P.E., EMSCAS)

B.1 Compoziţia combustibilului

Mole Fraction Mass Fraction Mole Fraction Mass Fraction Mole Fraction Mass Fraction Mole Fraction Mass Fraction Mole Fraction Mass Fraction

[lbmoli/lbmolfuel] [lbmi/lbmfuel] [lbmoli/lbmolfuel] [lbmi/lbmfuel] [lbmoli/lbmolfuel] [lbmi/lbmfuel] [lbmoli/lbmolfuel] [lbmi/lbmfuel] [lbmoli/lbmolfuel] [lbmi/lbmfuel]

C 0.6709 0.7500 0.4942 0.4400 0.6539 0.6300 0.1234 0.0500 0.0000 0.0000

H₂ 0.2662 0.0500 0.3677 0.0550 0.2224 0.0360 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

CH₄ 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.9490 0.9053

N2 0.0057 0.0150 0.0144 0.0300 0.0080 0.0180 0.0000 0.0000 0.0110 0.0183

CO 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

C2H4 (Ethylene) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

C2H6 (Ethane) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0340 0.0607

C3H8 (Propane) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0060 0.0157

O2 0.0225 0.0670 0.0295 0.0700 0.0210 0.0540 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

S 0.0033 0.0100 0.0021 0.0050 0.0035 0.0090 0.0004 0.0004 0.0000 0.0000

H2O (intrinsic) 0.0226 0.0380 0.0374 0.0500 0.0691 0.1000 0.7889 0.4800 0.0000 0.0000

H2O (extrinsic) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

CO2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

C6H10O5 (Cellulose) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0839 0.4596 0.0000 0.0000

Ash (Total) 0.0087 0.0700 0.0546 0.3500 0.0221 0.1530 0.0034 0.0100 0.0000 0.0000

Ash Components

Al2O3 0.0015 0.0147 0.0097 0.0735 0.0039 0.0321 0.0006 0.0021 0.0000 0.0000

SiO2 0.0055 0.0308 0.0345 0.1540 0.0140 0.0673 0.0022 0.0044 0.0000 0.0000

Fe2O3 0.0016 0.0245 0.0103 0.1225 0.0042 0.0536 0.0006 0.0035 0.0000 0.0000

Total 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

Fuel Molecular Weight kgmfuel/kgmolfuel 10.7340

Fuel Higher Heating Value kJ/kg 31,788

Fuel Lower Heating Value kJ/kg 30,603

9,666

7,869

Natural Gas

16.8182

54,205

48,906

Green Wood

29.6086

20,958

Coal (Bituminous)

Water - 10%; Ash - 15%

12.4549

25,857

24,826

Coal (Bituminous)

Water - 5%; Ash - 35%

13.4790

22,282

Fuel Composition and

Properties

Component

Coal (Bituminous)

Water - 4%; Ash - 7%

Page 105 of 109

B.2 Pierderi prin coşul de fum pentru pentru Gaz Natural

Stack Loss Table for Natural Gas


Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

1.0 1.2 0 13.6 14.4 15.2 15.9 16.7 17.5 18.3 19.1 19.9 20.7 21.5 22.3

2.0 2.4 0 13.8 14.6 15.4 16.2 17.1 17.9 18.7 19.6 20.4 21.3 22.1 23.0

3.0 3.6 0 14.0 14.8 15.7 16.6 17.4 18.3 19.2 20.1 21.0 21.9 22.7 23.6

4.0 4.7 0 14.2 15.1 16.0 16.9 17.9 18.8 19.7 20.6 21.6 22.5 23.5 24.4

5.0 5.8 0 14.5 15.4 16.4 17.4 18.3 19.3 20.3 21.3 22.3 23.3 24.3 25.3

6.0 6.9 0 14.8 15.8 16.8 17.8 18.9 19.9 21.0 22.0 23.1 24.1 25.2 26.2

7.0 8.0 0 15.1 16.2 17.3 18.4 19.5 20.6 21.7 22.8 24.0 25.1 26.2 27.3

8.0 9.1 0 15.5 16.7 17.8 19.0 20.2 21.4 22.6 23.8 25.0 26.2 27.4 28.6

9.0 10.1 0 15.9 17.2 18.5 19.7 21.0 22.3 23.6 24.9 26.2 27.5 28.8 30.1

10.0 11.1 0 16.5 17.9 19.2 20.6 22.0 23.4 24.8 26.2 27.6 29.0 30.5 31.9


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

B.3 Pierderi prin coşul de fum pentru pentru combustibil lichid nr.2

Stack Loss Table for Number 2 Fuel Oil


Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1.0 1.1 0 10.2 11.0 11.7 12.5 13.2 14.0 14.8 15.6 16.3 17.1 17.9 18.7

2.0 2.2 0 10.4 11.2 12.0 12.8 13.6 14.4 15.2 16.0 16.8 17.7 18.5 19.3

3.0 3.3 0 10.7 11.5 12.3 13.2 14.0 14.8 15.7 16.6 17.4 18.3 19.1 20.0

4.0 4.4 0 10.9 11.8 12.7 13.6 14.5 15.3 16.2 17.1 18.1 19.0 19.9 20.8

5.0 5.5 0 11.2 12.1 13.1 14.0 15.0 15.9 16.9 17.8 18.8 19.7 20.7 21.7

6.0 6.5 0 11.6 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 17.5 18.6 19.6 20.6 21.6 22.7

7.0 7.6 0 11.9 13.0 14.1 15.1 16.2 17.3 18.3 19.4 20.5 21.6 22.7 23.8

8.0 8.6 0 12.4 13.5 14.7 15.8 16.9 18.1 19.3 20.4 21.6 22.8 23.9 25.1

9.0 9.6 0 12.9 14.1 15.4 16.6 17.8 19.1 20.3 21.6 22.8 24.1 25.4 26.6

10.0 10.7 0 13.5 14.9 16.2 17.5 18.9 20.2 21.6 22.9 24.3 25.7 27.1 28.4


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Page 106 of 109

B.4 Pierderi prin coşul de fum pentru pentru combustibil lichid nr.6

Stack Loss Table for Number 6 Fuel Oil


Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1.0 1.1 0 9.5 10.3 11.1 11.8 12.6 13.4 14.2 14.9 15.7 16.5 17.3 18.1

2.0 2.2 0 9.8 10.6 11.4 12.2 13.0 13.8 14.6 15.4 16.3 17.1 17.9 18.7

3.0 3.3 0 10.0 10.8 11.7 12.5 13.4 14.2 15.1 16.0 16.8 17.7 18.6 19.4

4.0 4.4 0 10.3 11.2 12.0 12.9 13.8 14.7 15.6 16.6 17.5 18.4 19.3 20.2

5.0 5.4 0 10.6 11.5 12.4 13.4 14.3 15.3 16.3 17.2 18.2 19.2 20.1 21.1

6.0 6.5 0 10.9 11.9 12.9 13.9 14.9 15.9 17.0 18.0 19.0 20.0 21.1 22.1

7.0 7.5 0 11.3 12.4 13.4 14.5 15.6 16.7 17.8 18.9 20.0 21.1 22.2 23.3

8.0 8.5 0 11.8 12.9 14.0 15.2 16.4 17.5 18.7 19.9 21.0 22.2 23.4 24.6

9.0 9.6 0 12.3 13.5 14.8 16.0 17.2 18.5 19.8 21.0 22.3 23.6 24.8 26.1

10.0 10.6 0 12.9 14.2 15.6 16.9 18.3 19.7 21.0 22.4 23.8 25.2 26.6 28.0


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

B.5 Pierderi prin coşul de fum pentru cărbunele bituminos (Apa – 4%; Cenuşa – 7%)

Stack Loss Table for Coal-Bituminous-Water 4%-Ash 7%


Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1.0 1.1 0 8.2 9.0 9.8 10.6 11.3 12.1 12.9 13.7 14.5 15.3 16.1 16.9

2.0 2.1 0 8.4 9.3 10.1 10.9 11.7 12.5 13.4 14.2 15.0 15.9 16.7 17.6

3.0 3.2 0 8.7 9.5 10.4 11.3 12.1 13.0 13.9 14.7 15.6 16.5 17.4 18.3

4.0 4.3 0 9.0 9.9 10.8 11.7 12.6 13.5 14.4 15.3 16.3 17.2 18.1 19.1

5.0 5.3 0 9.3 10.2 11.2 12.1 13.1 14.1 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0

6.0 6.3 0 9.6 10.6 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 17.8 18.9 19.9 21.0

7.0 7.4 0 10.0 11.1 12.2 13.2 14.3 15.4 16.5 17.6 18.8 19.9 21.0 22.1

8.0 8.4 0 10.5 11.6 12.8 13.9 15.1 16.3 17.5 18.7 19.8 21.0 22.2 23.5

9.0 9.4 0 11.0 12.2 13.5 14.7 16.0 17.3 18.5 19.8 21.1 22.4 23.7 25.0

10.0 10.4 0 11.6 13.0 14.3 15.7 17.1 18.4 19.8 21.2 22.6 24.0 25.4 26.8


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Page 107 of 109




Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1.0 1.1 0 10.4 11.2 12.0 12.8 13.6 14.4 15.2 16.0 16.8 17.6 18.4 19.2

2.0 2.2 0 10.7 11.5 12.3 13.1 13.9 14.8 15.6 16.4 17.3 18.1 19.0 19.8

3.0 3.4 0 10.9 11.7 12.6 13.5 14.3 15.2 16.1 17.0 17.8 18.7 19.6 20.5

4.0 4.4 0 11.2 12.1 13.0 13.9 14.8 15.7 16.6 17.5 18.5 19.4 20.3 21.3

5.0 5.5 0 11.5 12.4 13.4 14.3 15.3 16.2 17.2 18.2 19.2 20.2 21.1 22.1

6.0 6.6 0 11.8 12.8 13.8 14.8 15.8 16.9 17.9 18.9 20.0 21.0 22.1 23.1

7.0 7.6 0 12.2 13.2 14.3 15.4 16.5 17.6 18.7 19.8 20.9 22.0 23.1 24.2

8.0 8.6 0 12.6 13.8 14.9 16.1 17.2 18.4 19.6 20.8 22.0 23.1 24.3 25.5

9.0 9.7 0 13.1 14.4 15.6 16.9 18.1 19.4 20.6 21.9 23.2 24.5 25.8 27.1

10.0 10.7 0 13.7 15.1 16.4 17.8 19.1 20.5 21.9 23.3 24.7 26.0 27.4 28.8


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20




Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1.0 1.1 0 8.6 9.4 10.2 11.0 11.8 12.6 13.4 14.3 15.1 15.9 16.7 17.6

2.0 2.2 0 8.8 9.7 10.5 11.3 12.2 13.0 13.9 14.7 15.6 16.5 17.3 18.2

3.0 3.2 0 9.1 9.9 10.8 11.7 12.6 13.5 14.4 15.3 16.2 17.1 18.0 18.9

4.0 4.3 0 9.3 10.3 11.2 12.1 13.1 14.0 15.0 15.9 16.9 17.8 18.8 19.7

5.0 5.3 0 9.7 10.6 11.6 12.6 13.6 14.6 15.6 16.6 17.6 18.6 19.6 20.7

6.0 6.4 0 10.0 11.0 12.1 13.1 14.2 15.2 16.3 17.4 18.4 19.5 20.6 21.7

7.0 7.4 0 10.4 11.5 12.6 13.7 14.9 16.0 17.1 18.3 19.4 20.5 21.7 22.9

8.0 8.4 0 10.9 12.1 13.2 14.4 15.6 16.9 18.1 19.3 20.5 21.7 23.0 24.2

9.0 9.4 0 11.4 12.7 14.0 15.3 16.6 17.9 19.2 20.5 21.8 23.1 24.5 25.8

10.0 10.4 0 12.1 13.4 14.8 16.2 17.6 19.1 20.5 21.9 23.3 24.8 26.2 27.7


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Page 108 of 109

B.8 Pierderi prin coşul de fum pentru lemne

Stack Loss Table for Green-Wood Typical


Oxygen Oxygen Conc



[%] [%] [ppm] 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1.0 1.4 0 24.5 25.5 26.5 27.5 28.6 29.6 30.6 31.7 32.7 33.8 34.8 35.9

2.0 2.7 0 24.7 25.8 26.9 27.9 29.0 30.1 31.2 32.3 33.4 34.5 35.6 36.7

3.0 4.0 0 25.1 26.2 27.3 28.4 29.5 30.7 31.8 33.0 34.1 35.3 36.4 37.6

4.0 5.2 0 25.4 26.6 27.8 28.9 30.1 31.3 32.5 33.7 35.0 36.2 37.4 38.6

5.0 6.4 0 25.8 27.0 28.3 29.5 30.8 32.1 33.3 34.6 35.9 37.2 38.5 39.8

6.0 7.6 0 26.2 27.5 28.9 30.2 31.5 32.9 34.2 35.6 36.9 38.3 39.7 41.0

7.0 8.7 0 26.7 28.1 29.5 31.0 32.4 33.8 35.2 36.7 38.1 39.6 41.0 42.5

8.0 9.7 0 27.3 28.8 30.3 31.8 33.4 34.9 36.4 38.0 39.5 41.1 42.6 44.2

9.0 10.8 0 28.0 29.6 31.2 32.9 34.5 36.2 37.8 39.5 41.1 42.8 44.5 46.2

10.0 11.8 0 28.8 30.5 32.3 34.1 35.9 37.6 39.4 41.2 43.1 44.9 46.7 48.5


Ambient T [°C] 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Date post:	28-Oct-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

Sistemul optimizat de abur...

Documents